RU2662432C2 - Microstructure array for delivery of active agents - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to an array of microstructures for use as a vaccine comprising an approximately planar base and a plurality of biodegradable microstructures, where each microstructure has an attachment point to the base and a distal tip that penetrates the skin of the subject, wherein (i) the plurality of microstructures comprises about 0.05-10 wt% (in solid state) of at least one vaccine antigen in a biocompatible and water-soluble binder, wherein the biocompatible and water-soluble binder comprises about 35-80 wt% (in solid state) of the polysaccharide as a single polymeric material, where the polysaccharide is glucan or chemically modified glucan, and about 25-50 wt% (in solid state) of a linear sugar alcohol, and (ii) the base comprises a biocompatible water-insoluble polymeric binder material, wherein the microstructures, upon penetration into the skin of the subject, are dissolved, thereby delivering an immunogenically effective amount of at least one antigen. Invention also relates to a method for obtaining said array, as well as the use of said array.

EFFECT: injections using the proposed array have improved efficacy.

23 cl, 1 dwg, 10 tbl, 11 ex

Description

Translated fromRussian

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS RELATIONS TO RELATED APPLICATIONS

Настоящая заявка претендует на приоритет предварительной заявки на патент США № 61/800543, поданной 15 марта 2013 г., которая в полном объеме включена в настоящую заявку посредством ссылки.This application claims the priority of provisional patent application US No. 61/800543, filed March 15, 2013, which is fully incorporated into this application by reference.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящая заявка в основном относится к системе доставки, композиции и способу, предназначенным для трансдермального введения терапевтического агента, в которых применяется массив (матрица), состоящий из микроструктур, а также к связанным с этим вопросами.The present application generally relates to a delivery system, composition, and method for transdermally administering a therapeutic agent in which an array (matrix) of microstructures is used, as well as related issues.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

Массив, состоящий из микроигл, был предложен в качестве средства для введения лекарственных препаратов через кожу в 1970-х годах. Микроиглы или массивы микроструктур, могут способствовать проникновению лекарственного средства через кожу или внутрь кожи человека и другие биологические мембраны в ситуациях, когда обычное трансдермальное введение не позволяет добиться желаемых результатов. Массивы микроструктур могут также применяться для получения образцов жидких сред, находящихся в тесном соседстве с биологической мембраной, таких как внутритканевая жидкость, которые затем тестируют на наличие биомаркеров.An array of microneedles was proposed as a means for administering drugs through the skin in the 1970s. Microneedles or arrays of microstructures can facilitate the penetration of the drug through the skin or into the skin of a person and other biological membranes in situations where conventional transdermal administration does not allow to achieve the desired results. Arrays of microstructures can also be used to obtain samples of liquid media in close proximity to the biological membrane, such as interstitial fluid, which are then tested for the presence of biomarkers.

В последние годы массивы микроструктур получали способом, который сделал финансово возможным их широкое применение. В патенте США № 6451240 раскрыты иллюстративные методики изготовления массива микроигл. Если такие массивы являются достаточно недорогими, их можно применять в качестве одноразовых устройств. Одноразовые устройства являются более предпочтительными по сравнению с многоразовыми, поскольку сохранность устройства не ставится под угрозу из-за предыдущего применения, отсутствует потенциальная необходимость в повторной стерилизации устройства после каждого применения и устраняется необходимость хранения устройства в определенных условиях. Кроме того, массивы микроигл имеют преимущества при применении в развивающихся странах, поскольку устраняется потребность в индивидуальных иглах и в охлаждении.In recent years, arrays of microstructures were obtained in a manner that made their widespread use financially possible. US Pat. No. 6,451,240 discloses illustrative techniques for manufacturing an array of microneedles. If such arrays are quite inexpensive, they can be used as disposable devices. Disposable devices are preferable to reusable devices, since the safety of the device is not compromised due to previous use, there is no potential need to re-sterilize the device after each use, and the need to store the device under certain conditions is eliminated. In addition, microneedle arrays have advantages when used in developing countries, since the need for individual needles and cooling is eliminated.

Несмотря на то, что в ранних работах по изготовлению массивов микроигл применялись кремний или металлы, полимерные массивы имеют значительные преимущества по сравнению с массивами, изготовленными из металлов или кремния. Способы изготовления полимерных массивов микроигл описаны в патенте США № 6451240, хотя описаны также массивы полученные главным образом из биоразрушаемых полимеров. Смотрите, например, патент США № 6945952 и опубликованные заявки на патент США №№ 2002/0082543 и 2005/0197308. Подробное описание изготовления иллюстративного массива микроигл, полученного из полигликолевой кислоты (PGA) имеется в Jung-Hwan Park et al., "Biodegradable polymer microneedles: Fabrication, mechanics and transdermal drug delivery" J.of Controlled Release, 104:51-66 (2005). Доставка вакцин с применением массива микроигл описано, например, в патентной публикации США № 2009/0155330, которая включена в настоящую заявку посредством ссылки. В этой публикации описаны также растворяющиеся массивы микровыступов.Despite the fact that silicon or metals were used in early microneedle arrays, polymer arrays have significant advantages over arrays made of metals or silicon. Methods for making polymeric microneedle arrays are described in US Pat. No. 6,451,240, although arrays obtained mainly from biodegradable polymers are also described. See, for example, US patent No. 6945952 and published patent application US No. 2002/0082543 and 2005/0197308. A detailed description of the manufacture of an exemplary array of microneedles derived from polyglycolic acid (PGA) is available in Jung-Hwan Park et al., "Biodegradable polymer microneedles: Fabrication, mechanics and transdermal drug delivery" J.of Controlled Release, 104: 51-66 (2005 ) The delivery of vaccines using an array of microneedles is described, for example, in US patent publication No. 2009/0155330, which is incorporated into this application by reference. This publication also describes dissolving arrays of microprotrusions.

Трансдермальная доставка терапевтических агентов с помощью микроигл является совсем новым технологическим достижением. Существует насущная потребность в усовершенствованных составах и массивах микроигл для эффективной доставки через кожу действующих агентов, в т.ч. низкомолекулярных лекарственных средств и крупных молекул, таких как белки и пептиды, обеспечивающих хорошую стабильность составов (включая сохранение эффективности действующих агентов) при производстве и хранении, а также при введении, чтобы с удобством доставлять терапевтически и/или иммуногенно-эффективное количество действующего агента без неудобства, затруднений или химической неустойчивости, связанных с традиционными методиками, основанными на применении жидких составов и игл.Transdermal microneedle delivery of therapeutic agents is a completely new technological advancement. There is an urgent need for improved compositions and arrays of microneedles for the effective delivery of active agents through the skin, including low molecular weight drugs and large molecules such as proteins and peptides that provide good stability of the compositions (including maintaining the effectiveness of the active agents) during production and storage, as well as upon administration, to conveniently deliver a therapeutically and / or immunogenic effective amount of the active agent without inconvenience , difficulties or chemical instabilities associated with traditional techniques based on the use of liquid formulations and needles.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Имеется в виду, что описанные и показанные ниже аспекты и варианты осуществления изобретения являются типовыми и иллюстративными, и никоим образом не предназначены для ограничения объема изобретения.It is understood that the aspects and embodiments of the invention described and shown below are typical and illustrative, and are in no way intended to limit the scope of the invention.

В первом аспекте, изобретение относится к массиву (матрице) микроструктур, включающему приблизительно плоское основание и множество микроструктур, где указанный массив содержит как минимум один действующий агент.In a first aspect, the invention relates to an array (matrix) of microstructures comprising an approximately flat base and a plurality of microstructures, wherein said array contains at least one active agent.

Более конкретно, изобретение относится к массиву микроструктур, включающему приблизительно плоское основание и множество растворяющихся микроструктур, где каждая микроструктура имеет точку присоединения к основанию и дистальный кончик для проникновения в кожу субъекта, где (i) множество микроструктур включает действующий агент в биосовместимом и водорастворимом связующем материале, где этот биосовместимый и водорастворимый связующий материал включает полисахаридный полимер и сахарный спирт и (ii) основание включает биосовместимый, нерастворимый в воде полимерный связующий материал (полимерную матрицу), где микроструктуры или по крайней мере их часть при проникновении в кожу субъекта подвергаются растворению, тем самым осуществляя доставку действующего агента.More specifically, the invention relates to an array of microstructures comprising an approximately flat base and a plurality of soluble microstructures, where each microstructure has a point of attachment to the base and a distal tip to penetrate the skin of a subject, where (i) the plurality of microstructures include an active agent in a biocompatible and water-soluble binder material where this biocompatible and water soluble binder material includes a polysaccharide polymer and sugar alcohol, and (ii) the base includes a biocompatible, erastvorimy water polymeric binder (polymeric matrix), wherein the microstructure or at least part thereof during the penetration into the skin of the subject subjected to dissolution, thereby effecting delivery of the active agent.

В одном из вариантов осуществления массива микроструктур, полисахарид представляет собой глюкан или химически модифицированный глюкан.In one embodiment of an array of microstructures, the polysaccharide is glucan or chemically modified glucan.

В другом варианте осуществления, полисахарид представляет собой альфа-глюкан или химически модифицированный альфа-глюкан.In another embodiment, the polysaccharide is alpha-glucan or chemically modified alpha-glucan.

В еще более конкретном варианте осуществления, полисахарид представляет собой декстран или химически модифицированный крахмал, например, карбоксиметил (CM) крахмал или гидроксиалкил крахмал. Типовые примеры гидроксиалкил крахмалов включают гидроксиэтил крахмал (HES) или гидроксипропил крахмал (HPS). В еще одном варианте осуществления, химически модифицированный крахмал имеет степень замещения в диапазоне от примерно 0,80 до 0,40.In an even more specific embodiment, the polysaccharide is dextran or chemically modified starch, for example, carboxymethyl (CM) starch or hydroxyalkyl starch. Representative examples of hydroxyalkyl starches include hydroxyethyl starch (HES) or hydroxypropyl starch (HPS). In yet another embodiment, the chemically modified starch has a degree of substitution in the range of about 0.80 to 0.40.

В варианте осуществления, включающем применение сахарного спирта, этот сахарный спирт выбран из группы, состоящей из глицерина, ксилита, маннита, сорбита, галактита, лактита, эритрита, глицерина и мальтита. В другом варианте осуществления, сахарный спирт представляет собой сорбит.In an embodiment comprising the use of sugar alcohol, the sugar alcohol is selected from the group consisting of glycerol, xylitol, mannitol, sorbitol, galactite, lactitol, erythritol, glycerol and maltitol. In another embodiment, the sugar alcohol is sorbitol.

В конкретном и предпочтительном варианте осуществления массива микроструктур, полисахарид представляет собой декстрин, и сахарный спирт является сорбитом.In a specific and preferred embodiment of the array of microstructures, the polysaccharide is dextrin and the sugar alcohol is sorbitol.

В еще одном конкретном и предпочтительном варианте осуществления массива микроструктур, полисахарид представляет собой гидроксиэтилкрахмал, и сахарный спирт является сорбитом.In yet another specific and preferred embodiment of the microstructure array, the polysaccharide is hydroxyethyl starch and the sugar alcohol is sorbitol.

В дополнительном варианте осуществления, биосовместимый и водорастворимый связующий материал дополнительно включает один или несколько эксципиентов или адъювантов. В родственном варианте осуществления, один или несколько эксципиентов представляют собой ПАВ.In a further embodiment, the biocompatible and water soluble binder material further comprises one or more excipients or adjuvants. In a related embodiment, one or more excipients are surfactants.

В другом варианте осуществления, массив микроструктур по настоящему изобретению характеризуется применением биосовместимого и водорастворимого связующего материала, включающей действующий агент, который при растворении в водном буфере при концентрации действующего агента в диапазоне от примерно 0,1% до примерно 7 масс.%, дополнительно характеризуется устойчивостью действующего агента в течение как минимум 7 дней при 5°C. Т.е. жидкий состав, который при высушивании образует биосовместимый и водорастворимый связующий материал, содержащий действующий агент, демонстрирует указанную выше устойчивость в форме раствора с точки зрения стабильности действующего агента.In another embodiment, the array of microstructures of the present invention is characterized by the use of a biocompatible and water-soluble binder material, including an active agent, which, when dissolved in an aqueous buffer at a concentration of the active agent in the range from about 0.1% to about 7 wt.%, Is additionally characterized by stability active agent for at least 7 days at 5 ° C. Those. the liquid composition, which when dried forms a biocompatible and water-soluble binder material containing the active agent, shows the above stability in the form of a solution from the point of view of stability of the active agent.

В более конкретном варианте осуществления твердого массива микроструктур, множество микроструктур включает примерно 1-15 масс.% (в твердом состоянии) действующего агента, примерно 40-75 масс.% (в твердом состоянии) полисахарида и примерно 25-40 масс.% (в твердом состоянии) сахарного спирта.In a more specific embodiment of a solid array of microstructures, many microstructures include about 1-15 wt.% (In the solid state) of the active agent, about 40-75 wt.% (In the solid state) of the polysaccharide and about 25-40 wt.% (In solid state) sugar alcohol.

Во втором аспекте, изобретение относится к жидкому составу, подходящему для формирования множества растворяющихся микроструктур, где этот жидкий состав включает действующий агент, полисахарид и сахарный спирт в буферном растворе. В конкретном варианте осуществления, относящемуся к указанному аспекту, этот жидкий состав включает примерно 3-20 масс.% полисахарида, примерно 1-15 масс.% сахарного спирта и примерно 0,5-5 масс.% действующего агента.In a second aspect, the invention relates to a liquid composition suitable for forming a plurality of soluble microstructures, wherein the liquid composition comprises an active agent, a polysaccharide and sugar alcohol in a buffer solution. In a specific embodiment related to said aspect, this liquid composition comprises about 3-20 wt.% Polysaccharide, about 1-15 wt.% Sugar alcohol and about 0.5-5 wt.% The active agent.

В одном или нескольких вариантах осуществления, относящихся ко второму аспекту (т.е. жидкому составу, который при высушивании образует биосовместимый и водорастворимый связующий материал, содержащий действующий агент), полисахарид, сахарный спирт и дополнительные необязательные ингредиенты, соответствуют описанным выше, в вариантах осуществления, относящихся к первому аспекту.In one or more embodiments related to the second aspect (i.e., a liquid composition that, when dried, forms a biocompatible and water-soluble binder material containing an active agent), a polysaccharide, sugar alcohol, and additional optional ingredients are as described above in embodiments related to the first aspect.

В еще одном - третьем - аспекте, изобретение относится к жидкому составу, который описан выше, в высушенной форме.In yet another third aspect, the invention relates to a liquid composition as described above in dried form.

В четвертом аспекте, изобретение относится к способу изготовления массива микроструктур. Указанный способ включает следующие стадии: (i) получение жидкого состава, включающего действующий агент, полисахарид и сахарный спирт в буфере, где этот жидкий состав включает примерно 3-20 масс.% полисахарида, примерно 1-15 масс.% сахарного спирта и примерно 0,05-5 масс.% действующего агента; (ii) введение жидкого состава по п.(i) в форму, содержащую большое количество полостей, имеющих форму желаемых микроструктур, и заполнение микроструктурных полостей с получением формы, заполненной составом, (iii) высушивание состава, заполняющего форму, (iv) помещение слоя подложки на форму с высушенным составом по п.(iii), в результате чего слой подложки образует основу, имеющую точку контакта с каждой из микроструктурных полостей для получения сформированного массива микроструктур и (v) извлечение из формы массива микроструктур, сформированного согласно п.(IV).In a fourth aspect, the invention relates to a method for manufacturing an array of microstructures. Said method comprises the following steps: (i) preparing a liquid composition comprising an active agent, a polysaccharide and sugar alcohol in a buffer, where this liquid composition comprises about 3-20 wt.% Polysaccharide, about 1-15 wt.% Sugar alcohol and about 0 , 05-5 wt.% The active agent; (ii) introducing the liquid composition according to (i) into a mold containing a large number of cavities having the shape of the desired microstructures and filling the microstructural cavities to obtain a mold filled with the composition, (iii) drying the composition filling the mold, (iv) placing the layer substrate to a mold with a dried composition according to (iii), whereby the substrate layer forms a base having a contact point with each of the microstructural cavities to obtain a formed array of microstructures and (v) extracting from the mold an array of microstructures formed according to paragraph (IV).

В варианте осуществления, относящемуся к сказанному выше, описанный способ дополнительно включает прикрепление поддерживающего субстрата к обратной стороне основы массива микроструктур. Типовые примеры подложек включают, например, воздухопроницаемый нетканый самоклеящийся материал и отверждаемый ультрафиолетом клейкий материал на пленке из поликарбоната.In an embodiment related to the foregoing, the described method further includes attaching a support substrate to the back of the base of the microstructure array. Typical examples of substrates include, for example, breathable non-woven self-adhesive material and UV curable adhesive material on a polycarbonate film.

В другом варианте осуществления, который относится к способу осуществления стадии, следующей за введением жидкого состава в форму, избыток этого жидкого состава удаляют с поверхности формы.In another embodiment, which relates to a method of performing the step following the introduction of the liquid composition into the mold, excess of this liquid composition is removed from the surface of the mold.

В пятом аспекте, изобретение относится к способу трансдермального введения действующего агента субъекту из числа млекопитающих, включающему внедрение в кожу этого субъекта матрицы микроструктур, обладающей характеристиками, описанными в настоящей заявке.In a fifth aspect, the invention relates to a method for transdermally administering an active agent to a mammalian subject, comprising incorporating into the skin of the subject a microstructure matrix having the characteristics described in this application.

В варианте осуществления, связанном с указанным способом введения, матрица микроструктур включает приблизительно плоское основание и множество растворяющихся микроструктур, где каждая из микроструктур имеет точку прикрепления к основанию и дистальный кончик, который проникает в кожу субъекта. Множество микроструктур включает действующий агент в биосовместимом и водорастворимом связующем материале, где этот биосовместимый и водорастворимый связующий материал содержит полисахаридный полимер и сахарный спирт, и основа включает биосовместимый нерастворимый в воде полимерный связующий материал, причем упомянутые микроструктуры, после проникновения в кожу субъекта, подвергаются растворению, в результате которого осуществляется доставка действующего агента.In an embodiment associated with said administration method, the microstructure matrix includes an approximately flat base and a plurality of soluble microstructures, where each of the microstructures has an attachment point to the base and a distal tip that penetrates the skin of the subject. Many microstructures include an active agent in a biocompatible and water-soluble binder, where this biocompatible and water-soluble binder contains a polysaccharide polymer and sugar alcohol, and the base includes a biocompatible water-insoluble polymer binder, and the mentioned microstructures, after penetration into the skin, penetrate the skin, as a result of which the delivery of the active agent is carried out.

Дополнительные варианты осуществления микроструктур, их массивов, способов и т.п. по настоящему изобретению станут ясны из приведенного ниже описания, чертежей, примеров и формулы изобретения. Как можно понять из предыдущего и последующего описания, все без исключения элементы изобретения, описанные в данной заявке и все без исключения комбинации двух или нескольких таких элементов, входят в объем настоящего изобретения, при условии, что элементы, входящие в такую комбинацию, не являются несовместимыми друг с другом. Кроме того, любой элемент или комбинация элементов может быть конкретно исключена из любого варианта осуществления настоящего изобретения.Additional embodiments of microstructures, their arrays, methods, etc. of the present invention will become apparent from the following description, drawings, examples and claims. As can be understood from the previous and subsequent description, all without exception the elements of the invention described in this application and all, without exception, combinations of two or more of these elements are included in the scope of the present invention, provided that the elements included in such a combination are not incompatible together. In addition, any element or combination of elements may be specifically excluded from any embodiment of the present invention.

Дополнительные аспекты и преимущества настоящего изобретения изложены в приведенном ниже описании и формуле изобретения, в частности с учетом сопроводительных примеров и чертежей.Further aspects and advantages of the present invention are set forth in the description and claims below, in particular in view of the accompanying examples and drawings.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение типового массива микроструктур по настоящему изобретению как до (с левой стороны), так и после наложения на кожу (с правой стороны). Микроструктуры способны проникать через защитный роговой слой кожи, способствуя доставке терапевтического агента, например, действующего агента состава. Показанный на фиг.1 массив микроструктур состоит из биоразрушаемых кончиков или микроструктурной части (обозначенных на фиг.1, как кончики, содержащие лекарственное средство) и слоя подложки (который в тексте заявки именуется также основой). Дистальная (концевая) часть микроструктур содержит высушенный действующий агент в водорастворимом и биосовместимом связующем материале. Слой подложки, который соединяет и поддерживает указанные микроструктуры, как правило, состоит из нерастворимого в воде и биосовместимого связующего материала. При введении в кожу, кончики, включающие действующий агент, растворяются и высвобождают действующий агент в кожу.FIG. 1 is a schematic representation of a typical microstructure array of the present invention both before (on the left side) and after application to the skin (on the right side). Microstructures are able to penetrate the protective stratum corneum of the skin, facilitating the delivery of a therapeutic agent, for example, an active agent composition. The array of microstructures shown in FIG. 1 consists of biodegradable tips or a microstructural part (indicated in FIG. 1 as tips containing a drug) and a substrate layer (which is also referred to as the base in the application text). The distal (terminal) part of the microstructures contains a dried active agent in a water-soluble and biocompatible binder. The substrate layer, which connects and supports these microstructures, usually consists of a water-insoluble and biocompatible binder material. When introduced into the skin, the tips comprising the active agent dissolve and release the active agent into the skin.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Далее по тексту будут более подробно описаны различные аспекты массива микроструктур, составов действующих агентов и связанных с ними способов и методик. Эти аспекты, однако, могут воплощаться в большом числе различных форм и их не следует истолковывать как ограничения вариантов осуществления, изложенных в настоящей заявке; наоборот, эти варианты осуществления приведены с тем, чтобы данное описание было обстоятельным и законченным, и полностью доносило информацию об объеме изобретения до специалиста в данной области техники.Hereinafter, various aspects of an array of microstructures, compositions of active agents and related methods and techniques will be described in more detail. These aspects, however, can be embodied in a large number of different forms and should not be construed as limitations on the embodiments set forth in this application; on the contrary, these embodiments are provided so that this description is thorough and complete, and fully brings information about the scope of the invention to a person skilled in the art.

При практической реализации настоящего изобретения должны применяться, если не указано иное, стандартные способы химии, биохимии и фармакологии, в пределах, известных специалисту в данной области техники. Такие способы полностью раскрыты в литературе. См., например, A.L.Lehninger, Biochemistry (Worth Publishers, Inc., последнее издание); Morrison and Boyd, Organic Chemistry (Allyn and Bacon, Inc., последнее издание); J.March, Advanced Organic Chemistry (McGraw Hill, последнее издание); Remington: The Science and Practice of Pharmacy, A. Gennaro, Ed., 20^th Ed; Goodman & Gilman The Pharmacological Basis of Therapeutics, J. Griffith Hardman, L.L. Limbird, A.Gilman, 10^th Ed.In the practical implementation of the present invention should apply, unless otherwise indicated, standard methods of chemistry, biochemistry and pharmacology, within the limits known to the person skilled in the art. Such methods are fully disclosed in the literature. See, for example, ALLehninger, Biochemistry (Worth Publishers, Inc., latest edition); Morrison and Boyd, Organic Chemistry (Allyn and Bacon, Inc., latest edition); J. March, Advanced Organic Chemistry (McGraw Hill, latest edition); Remington: The Science and Practice of Pharmacy, A. Gennaro, Ed., 20^th Ed; Goodman & Gilman The Pharmacological Basis of Therapeutics, J. Griffith Hardman, LL Limbird, A. Gilman, 10^th Ed.

Если в описании приведен диапазон значений той или иной величины, имеется в виду, что описание охватывает все значения, расположенные меду верхней и нижней границами указанного диапазона и любые другие указанные или промежуточные значения в приведенном диапазоне. Например, если заявлен диапазон от 1 мкм до 8 мкм, имеется в виду, что в явном виде раскрыты также значения 2 мкм, 3 мкм, 4 мкм, 5 мкм, 6 мкм и 7 мкм, а также диапазоны значений равных или превышающих 1 мкм, и диапазоны значений, меньших или равных 8 мкм.If the description contains a range of values of one or another value, it is understood that the description covers all values located between the upper and lower boundaries of the specified range and any other specified or intermediate values in the given range. For example, if a range of 1 μm to 8 μm is claimed, it is understood that the values of 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm and 7 μm are also explicitly disclosed, as well as ranges of values equal to or greater than 1 μm , and ranges of values less than or equal to 8 microns.

ОпределенияDefinitions

В настоящем описании, форма единственного числа, соответствующая артиклям "a", "an" и "the" включает упоминание формы множественного числа, если контекст явно не указывает на противоположное. Так, например, упоминание "полимера" включает единственный полимер, а также два или несколько одинаковых или различных полимеров, и упоминание "эксципиента" включает единственный эксципиент, а также два или несколько одинаковых или различных эксципиентов, и т.п.In the present description, the singular form corresponding to the articles "a", "an" and "the" includes the plural form, unless the context clearly indicates the opposite. Thus, for example, the reference to “polymer” includes a single polymer, as well as two or more identical or different polymers, and the reference to “excipient” includes a single excipient, as well as two or more identical or different excipients, and the like.

В описании и формуле настоящего изобретения будет применяться приведенная ниже терминология, соответствующая следующим определениям.In the description and claims of the present invention, the following terminology will be used, corresponding to the following definitions.

Термин "биоразрушаемый" относится к природным или синтетическим материалам, которые разрушаются под действием ферментов, без участия ферментов или обоими этими путями с образованием биосовместимых и/или токсикологически безопасных побочных продуктов, которые могут быть выведены нормальными метаболическими путями.The term “biodegradable” refers to natural or synthetic materials that are degraded by enzymes, without enzymes, or both, with the formation of biocompatible and / or toxicologically safe by-products that can be excreted by normal metabolic pathways.

Термин "гидрофобный полимер" в настоящем описании относится к полимерам, которые нерастворимы или плохо растворимы в водных растворителях. Термин "гидрофильный полимер" в настоящем описании относится к полимерам, которые растворимы или в основном растворимы в водных растворителях.The term “hydrophobic polymer” as used herein refers to polymers that are insoluble or poorly soluble in aqueous solvents. The term "hydrophilic polymer" as used herein refers to polymers that are soluble or substantially soluble in aqueous solvents.

Термины "микровыступ", "микровыпуклость", "микроструктуры" или "микроиглы" в настоящей заявке являются взаимозаменяемыми и используются для указания на элементы, предназначенные для проникновения или протыкания как минимум части рогового слоя или других биологических мембран. Например, иллюстративные микроструктуры могут включать, помимо описанных в настоящей заявке, микролезвия, которые описаны в патенте США № 6219574, заостренные микроиглы, которые описаны в патенте США № 6 652 478, а также микровыступы, которые описаны в Патентной Публикации США № U.S. 2008/0269685 и U.S. 2009/0155330.The terms “microprotrusion”, “micro-bulge”, “microstructure” or “microneedle” in this application are interchangeable and are used to indicate elements designed to penetrate or pierce at least part of the stratum corneum or other biological membranes. For example, illustrative microstructures may include, in addition to those described herein, micro blades, which are described in US Pat. No. 6,219,574, pointed microneedles, which are described in US Pat. 2008/0269685 and U.S. 2009/0155330.

Термины "необязательный" или "необязательно" означают, что указанное после них обстоятельство может иметь или не иметь место, т.е. данный термин включает случаи, когда обстоятельство имеет место, а также случаи, когда обстоятельство не имеет места.The terms “optional” or “optionally” mean that the circumstance indicated after them may or may not occur, i.e. This term includes cases when a circumstance takes place, as well as cases when a circumstance does not take place.

Термины "практически полностью" или "в основном" означают почти полностью или целиком, например, 90% или более от некоторого данного количества.The terms "almost completely" or "mainly" mean almost completely or entirely, for example, 90% or more of a given amount.

Термин "трансдермальный" относится к доставке агента в и/или через кожу для местной и/или системной терапии. Те же принципы изобретения применимы к введению через другие биологические мембраны, например, ткани, выстилающие внутреннюю полость рта, желудочно-кишечный тракт, гематоэнцефалический барьер, или другие ткани тела или органов, или биологические мембраны, которые раскрываются или становятся доступными при хирургических операциях или во время таких процедур, как лапароскопия или эндоскопия.The term "transdermal" refers to the delivery of an agent to and / or through the skin for topical and / or systemic therapy. The same principles of the invention apply to administration through other biological membranes, for example, tissues lining the internal cavity of the oral cavity, gastrointestinal tract, blood-brain barrier, or other tissues of the body or organs, or biological membranes that open or become accessible during surgery or during time for procedures such as laparoscopy or endoscopy.

Материал, который является "водорастворимым" можно определить, как растворимый или практически полностью растворимый в водных растворителях, в результате чего этот материал растворяется в или под кожей или другой мембраной, которая имеет в основном водную природу.A material that is “water soluble” can be defined as soluble or almost completely soluble in aqueous solvents, as a result of which this material dissolves in or under the skin or other membrane, which is mainly of an aqueous nature.

Общий обзорgeneral review

Настоящее изобретение направлено, по крайней мере частично, на обнаружение предпочтительной комбинации компонентов для применения в получении биосовместимого и водорастворимого связующего материала, включающего действующий агент, например, для применения в массиве микроструктур, предназначенного для трансдермального введения действующего агента. Более конкретно, авторы изобретения разработали комбинацию полисахаридного полимера и сахарного спирта для формирования биосовместимого и водорастворимого связующего материала, содержащего действующий агент, в высушенной форме. Сахарный спирт, например, сорбит в составах по настоящему изобретению имеет двойную функцию. Более конкретно, сахарный спирт как стабилизирует компонент, являющийся действующим агентом (например, белок, пептид, полинуклеотид, низкомолекулярное лекарственное средство и т.д.), в т.ч. в высушенном состоянии, так и пластифицирует полисахаридный компонент. Комбинация полисахарида и сахарного спирта, в случае применения для формирования биосовместимого и водорастворимого связующего материала при получении массива микроструктур и, в частности, для применения в самих микроструктурах, позволяет получить усовершенствованную матрицу, которая не только стабилизирует действующий агент, как в жидкой, так и в высушенной форме (с точки зрения сохранения химической структуры и эффективности действующего агента), но также позволяет получить массив микроструктур, имеющий хорошие механические свойства и хорошую стабильность при хранении. Наконец, как показано на примере типовых составов и массивов микроструктур по настоящему изобретению, эта комбинация, как правило, может быть эффективной для трансдермального введения действующего агента с достижением терапевтического эффекта, который как минимум эквивалентен эффекту, полученному при внутримышечной инъекции. Изложенные выше, основные принципы будут более подробно описаны в следующих разделах.The present invention is directed, at least in part, to the discovery of a preferred combination of components for use in the preparation of a biocompatible and water-soluble binder material comprising an active agent, for example, for use in an array of microstructures intended for transdermal administration of the active agent. More specifically, the inventors have developed a combination of a polysaccharide polymer and sugar alcohol to form a biocompatible and water-soluble binder material containing an active agent in a dried form. Sugar alcohol, for example, sorbitol in the compositions of the present invention has a dual function. More specifically, sugar alcohol as stabilizes a component that is an active agent (for example, a protein, peptide, polynucleotide, low molecular weight drug, etc.), including in the dried state, it also plasticizes the polysaccharide component. The combination of polysaccharide and sugar alcohol, if used to form a biocompatible and water-soluble binder material upon receipt of an array of microstructures and, in particular, for use in the microstructures themselves, allows to obtain an improved matrix that not only stabilizes the active agent, both in liquid and in dried form (from the point of view of preserving the chemical structure and effectiveness of the active agent), but also allows you to get an array of microstructures having good mechanical properties va and good storage stability. Finally, as shown by the example of typical compositions and arrays of microstructures of the present invention, this combination, as a rule, can be effective for transdermal administration of the active agent to achieve a therapeutic effect that is at least equivalent to the effect obtained by intramuscular injection. Outlined above, the basic principles will be described in more detail in the following sections.

Массивы микроструктурArrays of microstructures

Состав массива микроструктурThe composition of the array of microstructures

Основные особенности массива микроструктур, подходящего для применения в составах и способах по настоящему изобретению подробно описаны в патентной публикации США № 2008/0269685, патентной публикации США № 2009/0155330, патентной публикации США № 2011/0006458 и патентной публикации США № 2011/0276028, полное содержание которых в явном виде включено в настоящую заявку посредством ссылки. Предпочтительно, массив микроструктур включает приблизительно плоскую основу, к которой прикреплено множество растворяющихся микроструктур, каждая из которых имеет точку прикрепления к основе и дистальный кончик, который способен проникать в кожу субъекта. Смотрите, например, фиг. 1.The main features of the array of microstructures suitable for use in the compositions and methods of the present invention are described in detail in US patent publication No. 2008/0269685, US patent publication No. 2009/0155330, US patent publication No. 2011/0006458 and US patent publication No. 2011/0276028, the full contents of which are expressly incorporated into the present application by reference. Preferably, the array of microstructures includes an approximately flat base to which a plurality of soluble microstructures are attached, each of which has an attachment point to the base and a distal tip that is able to penetrate the skin of the subject. See, for example, FIG. one.

Как правило, по крайней мере часть микроструктур сформирована из биоразрушаемого, биоразлагаемого, биоабсорбируемого и/или биосовместимого полимерного связующего материала, предпочтительно, биосовместимого и водорастворимого связующего материала. Биосовместимые, биоразрушаемые, биоабсорбируемые и/или биоразлагаемые полимеры, подходящие для применения в качестве связующего материала, включают поли(молочную кислоту) (PLA), поли(гликолевую кислоту) (PGA), поли(молочную кислоту-гликолевую кислоту) (PLGAs), полиангидриды, полиортоэфиры, поли простые эфиры-сложные эфиры, поликапролактоны (PCL), полиэфирамиды, поли(масляную кислоту), поли(валериановую кислоту), поливинилпирролидон (PVP), поливиниловый спирт (PVA), полиэтиленгликоль (PEG, ПЭГ), блок-сополимеры PEG-PLA, PEG-PLA-PEG, PLA-PEG-PLA, PEG-PLGA, PEG-PLGA-PEG, PLGA-PEG-PLGA, PEG-PCL, PEG-PCL-PEG, PCL-PEG-PCL, сополимеры этиленгликоль-пропиленгликоль-этиленгликоль (PEG-PPG-PEG, торговые наименования Pluronic® или Poloxamer® ), декстран, гидроксиэтилкрахмалы, такие как гетакрахмал, тетракрахмал или пентакрахмал, целлюлозу, гидроксипропил целлюлозу (HPC), натрий карбоксиметилцеллюлозу (Na CMC), термочувствительную HPMC (гидроксипропил метил целлюлозу), полифосфазен, гидроксиэтилцеллюлозу (HEC), другие полисахариды, полиспирты, желатин, альгинат, хитозан, гиалуроновую кислоту и ее производные, коллаген и его производные, полиуретаны, а также сополимеры и смеси перечисленных полимеров.Typically, at least a portion of the microstructures is formed from a biodegradable, biodegradable, bioabsorbable and / or biocompatible polymeric binder material, preferably a biocompatible and water soluble binder material. Biocompatible, biodegradable, bioabsorbable and / or biodegradable polymers suitable for use as a binder include poly (lactic acid) (PLA), poly (glycolic acid) (PGA), poly (lactic acid-glycolic acid) (PLGAs), polyanhydrides, polyorthoesters, poly ethers-esters, polycaprolactones (PCL), polyetheramides, poly (butyric acid), poly (valeric acid), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene glycol (PEG, PEG), block- copolymers PEG-PLA, PEG-PLA-PEG, PLA-PEG-PLA, PEG-PLGA, PEG-PLGA-PEG, PLGA-PEG-PLGA, PEG-PCL, PEG-PCL-PEG, PCL-PEG-PCL, ethylene glycol-propylene glycol-ethylene glycol (PEG-PPG-PEG, trade names Pluronic® or Poloxamer®) copolymers, dextran, hydroxyethyl starch such as hetarch starch, tetra starch cellulose, pentacrochram, cellulose starch (HPC), sodium carboxymethyl cellulose (Na CMC), heat-sensitive HPMC (hydroxypropyl methyl cellulose), polyphosphazene, hydroxyethyl cellulose (HEC), other polysaccharides, polyalcohols, gelatin, alginate, chitosan, hyaluronic acid and its derivatives, and its derivatives, as well as copolymers mixtures of these polymers.

Предпочтительно, как минимум часть микроструктур включает биосовместимый и водорастворимый связующий материал, содержащий один или несколько гидрофильных водорастворимых полимеров. В одном или нескольких вариантах осуществления, вся совокупность микроструктур включает биосовместимый и водорастворимый связующий материал. Предпочтительные гидрофильные водорастворимые полимеры включают полисахариды, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль, сополимеры этиленгликоля и пропиленгликоля (например, Pluronics®), блок-сополимеры PLGA и PEG и т.п. Особенно предпочтительными полимерами являются полисахариды. Полисахаридами, предпочтительными для применения в составах для получения микроструктур по настоящему изобретению, являются глюканы, т.е. полисахариды, состоящие из мономерных звеньев D-глюкозы, соединенных гликозидными связями. Глюкан может представлять собой альфа-глюкан, такой как декстран, гликоген, пуллулан, крахмал и их химически модифицированные варианты. В качестве альтернативы, глюкан может представлять собой бета-глюкан, например, целлюлозу, курдлан, ламинарин, хризоламинарин, плевран, зимозан и т.п., а также их химически модифицированные варианты, где водорастворимые полисахариды являются особенно предпочтительными. В отношении сказанного выше, хотя возможно любое число химических модификаций, чаще всего химически модифицированный полисахарид представляет собой гидроксиалкил-модифицированный или карбоксиметил (CM) модифицированный сахарид. Гидроксиалкил-модифицированные полисахариды включают полисахариды, замещенные гидроксиметильными, гидроксиэтильными или гидроксипропильными группами, где степень замещения обычно находится в диапазоне от примерно 0,1 до примерно 0,8 или предпочтительно от примерно 0,4 до 0,80. Т.е. степень замещения можно выбрать из примерно 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7 и 0,8, или из любого диапазона, заключенного между любыми двумя из указанных выше значений. Предпочтительными полисахаридами являются декстран и химически модифицированный крахмал, такой как карбоксиметил крахмал и гидроксиалкил крахмал (например, гидроксиэтил крахмал). Коммерчески доступный гидроксиэтил крахмал, подходящий для применения в составах по настоящему изобретению и массивах микроструктур включает гетакрахмал (мольная степень замещения составляет примерно 0,75) и тетракрахмал (мольная степень замещения составляет примерно 0,4). В одном из вариантов осуществления, биосовместимый и водорастворимый связующий материал включает в качестве единственного полимерного компонента описанный выше полисахарид. В другом варианте осуществления, биосовместимый и водорастворимый связующий материал включает в качестве единственного полимерного компонента полисахарид, которые представляет собой либо декстран, либо гидроксиэтил крахмал.Preferably, at least a portion of the microstructures includes a biocompatible and water-soluble binder material containing one or more hydrophilic water-soluble polymers. In one or more embodiments, the entire microstructure includes a biocompatible and water soluble binder material. Preferred hydrophilic water-soluble polymers include polysaccharides, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, ethylene glycol and propylene glycol copolymers (e.g., Pluronics®), block copolymers of PLGA and PEG, and the like. Particularly preferred polymers are polysaccharides. The polysaccharides preferred for use in the microstructure formulations of the present invention are glucans, i.e. polysaccharides consisting of monomeric units of D-glucose connected by glycosidic bonds. Glucan may be alpha-glucan, such as dextran, glycogen, pullulan, starch, and chemically modified variants thereof. Alternatively, the glucan may be beta-glucan, for example, cellulose, kurdlan, laminarin, chrysolaminarine, pleura, zymosan and the like, as well as chemically modified variants thereof, where water-soluble polysaccharides are particularly preferred. In relation to the foregoing, although any number of chemical modifications is possible, most often the chemically modified polysaccharide is a hydroxyalkyl modified or carboxymethyl (CM) modified saccharide. Hydroxyalkyl-modified polysaccharides include polysaccharides substituted with hydroxymethyl, hydroxyethyl or hydroxypropyl groups, where the degree of substitution is usually in the range from about 0.1 to about 0.8, or preferably from about 0.4 to 0.80. Those. the degree of substitution can be selected from about 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 and 0.8, or from any range enclosed between any two of the above values. Preferred polysaccharides are dextran and chemically modified starch, such as carboxymethyl starch and hydroxyalkyl starch (e.g., hydroxyethyl starch). Commercially available hydroxyethyl starch suitable for use in the formulations of the present invention and microstructure arrays includes geta starch (molar degree of substitution is about 0.75) and tetra starch (molar degree of substitution is about 0.4). In one embodiment, the biocompatible and water soluble binder material includes, as the sole polymer component, the polysaccharide described above. In another embodiment, the biocompatible and water soluble binder material includes, as the sole polymer component, a polysaccharide that is either dextran or hydroxyethyl starch.

Как правило, биосовместимый и водорастворимый связующий материал в высушенном состоянии включает примерно 35-80 масс. % полимера, например, полисахарида, или примерно 40-75 масс. % полимера, например, полисахарида, или 45-70 масс. % полимера, например, полисахарида. Например, биосовместимый и водорастворимый связующий материал в высушенном состоянии может включать примерно 35-80 масс. % полисахарида (например, 35 масс.%, 40 масс.%, 45 масс.%, 50 масс.%, 55 масс.%, 60 масс.%, 65 масс.%, 70 масс.%, 75 масс.% или даже 80 масс.%, или любое значение в диапазоне между любыми двумя указанными величинами) или примерно 40-75 масс. % полисахарида, или примерно 40-70 масс. % полисахарида, где полисахарид выбран из декстрана и химически модифицированного крахмала, например, карбоксиметил крахмала и гидроксиалкил крахмала (например, гидроксиэтил крахмала). В родственном описанному выше варианте осуществления, указанный полисахарид является единственным полимерным компонентом биосовместимого и водорастворимого связующего материала.Typically, a biocompatible and water-soluble binder material in the dried state includes about 35-80 mass. % polymer, for example, polysaccharide, or about 40-75 mass. % polymer, for example, polysaccharide, or 45-70 mass. % polymer, for example, polysaccharide. For example, a biocompatible and water soluble binder material in the dried state may include about 35-80 mass. % polysaccharide (e.g., 35 wt.%, 40 wt.%, 45 wt.%, 50 wt.%, 55 wt.%, 60 wt.%, 65 wt.%, 70 wt.%, 75 wt.% or even 80 wt.%, or any value in the range between any two indicated values) or about 40-75 mass. % polysaccharide, or about 40-70 mass. % polysaccharide, where the polysaccharide is selected from dextran and chemically modified starch, for example, carboxymethyl starch and hydroxyalkyl starch (e.g. hydroxyethyl starch). In a related embodiment described above, said polysaccharide is the only polymer component of a biocompatible and water soluble binder material.

В соответствующих жидких составах, т.е. составах из которых получают слой массива микроструктур, массовая процентная доля полимера, например, полисахарида, как правило находится в диапазоне примерно 2-30 масс. % (например, 2 масс.%, 3 масс.%, 4 масс.%, 5 масс.%, 6 масс.%, 7 масс.%, 8 масс.%, 9 масс.%, 10 масс.%, 11 масс.%, 12 масс.%, 13 масс.%, 14 масс.%, 15 масс.%, 16 масс.%, 17 масс.%, 18 масс.%, 19 масс.%, 20 масс.%, 21 масс.%, 22 масс.%, 23 масс.%, 24 масс.%, 25 масс.%, 26 масс.%, 27 масс.%, 28 масс.%, 29 масс.% или 30 масс.%, или величиной в поддиапазоне, находящемся между любыми двумя приведенными значениями), или предпочтительно примерно 3-20 масс. % или даже 4-18 масс. %, в зависимости от природы компонентов жидкого состава.In the corresponding liquid formulations, i.e. compositions from which receive a layer of an array of microstructures, the mass percentage of the polymer, for example, polysaccharide, is usually in the range of about 2-30 mass. % (for example, 2 wt.%, 3 wt.%, 4 wt.%, 5 wt.%, 6 wt.%, 7 wt.%, 8 wt.%, 9 wt.%, 10 wt.%, 11 wt.%, 12 wt.%, 13 wt.%, 14 wt.%, 15 wt.%, 16 wt.%, 17 wt.%, 18 wt.%, 19 wt.%, 20 wt.%, 21 wt.%, 22 wt.%, 23 wt.%, 24 wt.%, 25 wt.%, 26 wt.%, 27 wt.%, 28 wt.%, 29 wt.% or 30 wt.%, or the value in the subrange between any two given values), or preferably about 3-20 mass. % or even 4-18 mass. %, depending on the nature of the components of the liquid composition.

Как правило, массив микровыступов включает один или несколько сахаров, где способность к биоразрушению или растворимость массива микровыступов облегчается за счет включения в его состав одного или нескольких сахаров. Типовые примеры сахаров включают декстрозу, фруктозу, галактозу, мальтозу, мальтулозу, изо-мальтулозу, маннозу, лактозу, лактулозу, сахарозу и трегалозу. Предпочтительными являются сахарные спирты, например, лактит, мальтит, сорбит, маннит, глицерин, ксилит, галактит и эритрит. Кроме того, в массивах микроигл могут с успехом применяться циклодекстрины, например, α, β и γ циклодекстрины, например, гидроксипропил-β-циклодекстрин и метил-β-циклодекстрин. Особенно предпочтительными являются сахарные спирты, предпочтительно ациклические многоатомные линейные сахарные спирты, которые при смешивании с описанным выше полисахаридом, являются, по-видимому, особенно эффективными как для стабилизации действующего агента (например, нуклеиновой кислоты, нуклеотида, пептида и белка или фрагмента белка) в высушенном состоянии, так и для улучшения механических свойств микровыступов, за счет того, что они действуют на полисахаридный полимерный компонент подобно пластификаторам. С этой точки зрения одним из особенно предпочтительных сахарных спиртов является сорбит.Typically, a microprotrusion array includes one or more sugars, where the biodegradability or solubility of the microprotrusion array is facilitated by the inclusion of one or more sugars. Typical examples of sugars include dextrose, fructose, galactose, maltose, maltulose, iso-maltulose, mannose, lactose, lactulose, sucrose and trehalose. Preferred are sugar alcohols, for example, lactitol, maltitol, sorbitol, mannitol, glycerin, xylitol, galactitol and erythritol. In addition, cyclodextrins, for example, α, β and γ cyclodextrins, for example, hydroxypropyl-β-cyclodextrin and methyl-β-cyclodextrin, can be successfully used in microneedle arrays. Particularly preferred are sugar alcohols, preferably acyclic polyhydric linear sugar alcohols, which when mixed with the polysaccharide described above, are apparently particularly effective both for stabilizing the active agent (e.g., nucleic acid, nucleotide, peptide and protein or protein fragment) in dried state, and to improve the mechanical properties of microprotrusions, due to the fact that they act on the polysaccharide polymer component like plasticizers. From this point of view, one of the particularly preferred sugar alcohols is sorbitol.

Как правило, биосовместимый и водорастворимый связующий компонент в высушенном состоянии содержит примерно 20-60 масс. % сахарного спирта, например, линейного сахарного спирта, такого как сорбит, или предпочтительно примерно 25-50 масс. % сахарного спирта, или даже примерно 25-40 масс. % сахарного спирта. В соответствующих жидких составах, т.е. применяющихся для получения слоя массива микроструктур, массовое процентное содержание сахарного спирта находится в пределах от примерно 0,5 до примерно 20 масс. %, предпочтительно примерно 1-15 масс. % или даже примерно 1-12 масс. %.Typically, a biocompatible and water soluble binder component in the dried state contains about 20-60 mass. % sugar alcohol, for example, linear sugar alcohol, such as sorbitol, or preferably about 25-50 mass. % sugar alcohol, or even about 25-40 wt. % sugar alcohol. In the corresponding liquid formulations, i.e. used to obtain a layer of an array of microstructures, the mass percentage of sugar alcohol is in the range from about 0.5 to about 20 mass. %, preferably about 1-15 wt. % or even about 1-12 mass. %

Способность массива микроструктур к биоразрушению может также облегчаться за счет введения набухающих в воде полимеров, например, поперечно-сшитого PVP, натрий крахмал гликолята, поперечно-сшитой полиакриловой кислоты, натрий кросс-кармеллозы, целлюлоз, природных или синтетических смол, полисахаридов или альгинатов.The biodegradability of the microstructure array can also be facilitated by the introduction of water-swellable polymers, for example, cross-linked PVP, sodium starch glycolate, cross-linked polyacrylic acid, sodium cross-carmellose, cellulose, natural or synthetic resins, polysaccharides or alginates.

В многослойном массиве микроструктур, сахара и дополнительные полимеры, которые облегчают биоразрушение, в некоторых вариантах осуществления могут находиться только в слое или слоях, которые охватывают микровыступы. Предпочтительной комбинацией компонентов для слоя микровыступов (т.е. множества микроструктур) является комбинация полисахарида и сахарного спирта. Примеры включают декстран и сахарный спирт, например, сорбит; или гидроксиэтил крахмал и сахарный спирт, например, сорбит. В одном или нескольких вариантах осуществления, массив микроструктур включает действующий агент в биосовместимом и водорастворимом связующем материале, где этот биосовместимый и водорастворимый связующий материал включает полисахарид и сахарный спирт, где полисахарид является единственным полимерным компонентом, и сахарный спирт является единственным сахарным или модифицированным сахарным компонентом (за исключением любого действующего компонента, который может быть отнесен к числу полимерных компонентов или сахарных спиртов). Однако биосовместимый и водорастворимый связующий материал при необходимости может включать дополнительные добавки, например, одно или несколько ПАВ или хелатообразующих агентов, или других добавок. В некоторых случаях, включение ПАВ может иметь положительное значение для изменения поверхностного натяжения и уменьшения гидрофобных взаимодействий действующего агента в жидком составе. Как правило, такие добавки присутствуют в биосовместимом и водорастворимом связующем материале в незначительных количествах, например, менее чем примерно 20 массовых процентов от массы твердого состава. Иллюстративные диапазоны содержания таких добавок в твердых составах составляют от примерно 0,05 масс.% до примерно 20 масс.%, или от примерно 0,5% до примерно 18%, или от примерно 0,05 масс.% до примерно 15 масс.%, в зависимости от природы добавки и действующего компонента. Типовые добавки (которые более подробно будут описаны ниже), включают адъюванты, ПАВ, например, полисорбаты, такие как полисорбат 20, и хелатообразующие агенты, например, EDTA.In a multilayer array of microstructures, sugars and additional polymers that facilitate biodegradation, in some embodiments, can only be in a layer or layers that span microprotrusions. A preferred combination of components for the microprotrusion layer (i.e., a plurality of microstructures) is a combination of a polysaccharide and a sugar alcohol. Examples include dextran and sugar alcohol, for example, sorbitol; or hydroxyethyl starch and sugar alcohol, for example, sorbitol. In one or more embodiments, the microstructure array includes an active agent in a biocompatible and water soluble binder, where this biocompatible and water soluble binder includes a polysaccharide and sugar alcohol, where the polysaccharide is the only polymer component, and sugar alcohol is the only sugar or modified sugar component ( excluding any active ingredient, which may be classified as polymer components or sugar alcohols). However, the biocompatible and water-soluble binder material may optionally include additional additives, for example, one or more surfactants or chelating agents, or other additives. In some cases, the inclusion of a surfactant can be of positive importance for changing surface tension and reducing hydrophobic interactions of the active agent in a liquid composition. Typically, such additives are present in biocompatible and water-soluble binder in small amounts, for example, less than about 20 weight percent of the mass of the solid composition. Illustrative ranges for the content of such additives in solid formulations are from about 0.05 wt.% To about 20 wt.%, Or from about 0.5% to about 18%, or from about 0.05 wt.% To about 15 wt. %, depending on the nature of the additive and the active ingredient. Typical additives (which will be described in more detail below) include adjuvants, surfactants, for example, polysorbates, such as polysorbate 20, and chelating agents, for example, EDTA.

Молекулярная масса применяемого полимера(ов) может находиться в самых разных диапазонах. Как правило, применяемые полимеры являются полидисперсными, так что их молекулярные массы в действительности являются среднемассовыми молекулярными массами. Например, полимеры в настоящем изобретении могут иметь молекулярные массы как минимум примерно 1 кДа, как минимум примерно 5 кДа, как минимум примерно 10 кДа, как минимум примерно 20 кДа, как минимум примерно 30 кДа, как минимум примерно 50 кДа или как минимум примерно 100 килоДальтон, или более. В случае биоразрушаемых микроструктур может быть желательно иметь биоразрушаемую часть (части), включающую один или несколько полимеров, имеющих более низкую молекулярную массу, зависящую от выбранного полимера. Зависимость прочности от молекулярной массы у полимеров является обратно пропорциональной, т.е. обычно полимеры с более низкими молекулярными массами демонстрируют более низкую прочность и склонны демонстрировать более высокую биоразрушаемость, вследствие чего более вероятно их разрушение из-за более низкой механической прочности. В одном из вариантов осуществления как минимум дистальный слой включает по крайней мере один полимер с низкой молекулярной массой, например, менее примерно 100 кДа. В другом варианте осуществления, по крайней мере дистальный слой включает полимер с молекулярной массой менее примерно 80 кДа.The molecular weight of the polymer (s) used can be in a variety of ranges. As a rule, the polymers used are polydisperse, so that their molecular weights are actually mass-average molecular weights. For example, the polymers of the present invention may have molecular weights of at least about 1 kDa, at least about 5 kDa, at least about 10 kDa, at least about 20 kDa, at least about 30 kDa, at least about 50 kDa, or at least about 100 kiloDalton, or more. In the case of biodegradable microstructures, it may be desirable to have a biodegradable part (s) including one or more polymers having a lower molecular weight, depending on the polymer selected. The dependence of strength on the molecular weight of polymers is inversely proportional, i.e. typically polymers with lower molecular weights exhibit lower strength and tend to exhibit higher biodegradability, which is why their destruction is more likely due to lower mechanical strength. In one embodiment, the implementation of at least the distal layer includes at least one polymer with a low molecular weight, for example, less than about 100 kDa. In another embodiment, at least the distal layer comprises a polymer with a molecular weight of less than about 80 kDa.

Типовые примеры составов охватывают композиции, в которых биосовместимый и водорастворимый связующий материал растворяющихся микроструктур включает описанный выше полимер со средней молекулярной массой, попадающей в один из следующих диапазонов: примерно 1-1000 кДа, примерно 5-800 кДа или примерно 15-700 кДа. Например, для полисахаридов, например, декстрана, иллюстративные средние молекулярные массы включают 1 кДа, 40 кДа, 60 кДа и 70 кДа. Для гидроксиэтилкрахмала или HES иллюстративная средняя молекулярная масса составляет примерно 600 000 кДа, где молекулярная масса гидроксиэтилкрахмала как правило находится в пределах от примерно 20 кДа до примерно 2500 кДа. Один из типовых диапазонов молекулярных масс для гидроксиэтилкрахмала составляет от примерно 450 кДа до примерно 800 кДа. Иллюстративные полисахариды для получения биосовместимого и водорастворимого связующего материала включают декстран 40, декстран 60, декстран 70, тетракрахмал и гетакрахмал.Typical formulation examples encompass compositions in which the biocompatible and water-soluble binder of soluble microstructures includes the polymer described above with an average molecular weight falling in one of the following ranges: about 1-1000 kDa, about 5-800 kDa, or about 15-700 kDa. For example, for polysaccharides, for example, dextran, illustrative average molecular weights include 1 kDa, 40 kDa, 60 kDa, and 70 kDa. For hydroxyethyl starch or HES, an exemplary average molecular weight is about 600,000 kDa, where the molecular weight of hydroxyethyl starch is typically in the range of about 20 kDa to about 2500 kDa. One typical molecular weight range for hydroxyethyl starch is from about 450 kDa to about 800 kDa. Illustrative polysaccharides for the preparation of a biocompatible and water-soluble binder material include dextran 40, dextran 60, dextran 70, tetra starch, and hetra starch.

Имеется в виду, что в настоящей заявке термин "составы микроструктур" охватывает составы как в высушенной форме, например, сами микроструктуры, и в жидкой форме, например, для получения микроструктур. Как правило, жидкие составы включают описанные выше компоненты в водном растворе или буфере. Типовые примеры буферов включают фосфатный буферный солевой раствор и гистидин.It is understood that in the present application, the term “microstructure compositions” encompasses compositions both in the dried form, for example, the microstructures themselves, and in liquid form, for example, to obtain microstructures. Typically, liquid formulations include the components described above in an aqueous solution or buffer. Typical buffers include phosphate buffered saline and histidine.

Дистальный (внешний) слой (т.е. слой микроструктур или микроигл) может включать один или несколько полимеров, имеющих низкую молекулярную массу, тогда как проксимальный слой и/или подложка или основа могут включать полимеры с более высокой молекулярной массой. Полимеры для дистальной и/или проксимальной частей можно выбрать, исходя, по крайней мере в какой-то степени из молекулярной массы полимеров, для облегчения отделения или отсоединения по крайней мере части микроструктур при введении.The distal (outer) layer (i.e., the layer of microstructures or microneedles) may include one or more polymers having a low molecular weight, while the proximal layer and / or substrate or base can include polymers with a higher molecular weight. Polymers for the distal and / or proximal portions can be selected based at least to some extent on the molecular weight of the polymers to facilitate separation or detachment of at least a portion of the microstructures upon administration.

Как правило, число микроструктур, входящих в массив, составляет как минимум примерно 50, предпочтительно, как минимум примерно 100, как минимум примерно 500, как минимум примерно 1000, как минимум примерно 1400, как минимум примерно 1600 или как минимум примерно 2000. Например, число микроструктур в массиве может находиться в пределах от примерно 1000 до примерно 4000, или от примерно 2000 до примерно 4000, или от примерно 2000 до примерно 3500, или от примерно 2200 до примерно 3200. Поверхностная плотность микроструктур с учетом их незначительного размера, может не быть особенно высокой, но, например, число микроструктур на см² может составлять как минимум примерно 50, как минимум примерно 250, как минимум примерно 500, как минимум примерно 1000, как минимум примерно 2000 или как минимум примерно 3000.Typically, the number of microstructures included in the array is at least about 50, preferably at least about 100, at least about 500, at least about 1000, at least about 1400, at least about 1600, or at least about 2000. For example, the number of microstructures in the array can range from about 1000 to about 4000, or from about 2000 to about 4000, or from about 2000 to about 3500, or from about 2200 to about 3200. The surface density of the microstructures, given their small size, may not be sobenno high, but for example, the number of microstructures per cm² may be at least about 50, at least about 250, at least about 500, at least about 1000, at least about 2000 or at least about 3000.

Хотя сам массив может иметь любую из целого ряда форм, как правило, ему придают такой размер, чтобы его диаметр составлял от примерно 5 миллиметров до примерно 25 миллиметров, или от примерно 7 до примерно 20 миллиметров, или от примерно 8 до примерно 16 миллиметров. Типовые значения диаметров включают 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 миллиметров.Although the array itself can have any of a number of forms, it is usually given a size such that its diameter is from about 5 millimeters to about 25 millimeters, or from about 7 to about 20 millimeters, or from about 8 to about 16 millimeters. Typical diameters include 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, and 25 millimeters.

Размер микроигл и других выступающих структур зависит от технологии производства и от конкретного назначения. Однако, как правило, можно ожидать, что высота микроструктур и других микровыступов, применяемых на практике, составляет как минимум от примерно 20 до примерно 1000 микронов, более предпочтительно, от примерно 50 до примерно 750 микронов и наиболее предпочтительно от примерно 100 до примерно 500 микронов. В конкретных, но не ограничивающих вариантах осуществления, микроструктуры имеют высоту не менее примерно 100 мкм, не менее примерно 150 мкм, не менее примерно 200 мкм, не менее примерно 250 мкм или не менее примерно 300 мкм. Как правило, предпочтительно также, чтобы микровыступы имели высоту не более примерно 1 мм, не более примерно 500 мкм, не более примерно 300 мкм или, в некоторых случаях, не более примерно 200 мкм или 150 мкм. Как правило, микровыступы являются достаточно длинными, чтобы проникать хотя бы частично через роговой слой кожи на определенном подходящем участке введения субъекту, например, субъекту из числа млекопитающих, например, на бедре, в районе тазобедренного сустава, руке или туловище. Микровыступы могут иметь отношение высоты к ширине (высоты к диаметру у основания) не менее 3:1, не менее примерно 2:1 или не менее примерно 1:1.The size of microneedles and other protruding structures depends on the production technology and on the specific purpose. However, as a rule, it can be expected that the height of the microstructures and other microprotrusions used in practice is at least from about 20 to about 1000 microns, more preferably from about 50 to about 750 microns, and most preferably from about 100 to about 500 microns . In specific, but not limiting embodiments, the microstructures have a height of at least about 100 microns, at least about 150 microns, at least about 200 microns, at least about 250 microns, or at least about 300 microns. In general, it is also preferred that the microprotrusions have a height of not more than about 1 mm, not more than about 500 microns, not more than about 300 microns, or, in some cases, not more than about 200 microns or 150 microns. As a rule, the microprotrusions are long enough to penetrate at least partially through the stratum corneum of the skin at a certain suitable site of administration to a subject, for example, a mammalian subject, for example, on a hip, in the area of a hip joint, arm or trunk. Microprotrusions can have a ratio of height to width (height to diameter at the base) of at least 3: 1, at least about 2: 1, or at least about 1: 1.

Микровыступы могут иметь любую подходящую форму, в т.ч., но не ограничиваясь перечисленным, полигональную или цилиндрическую. Конкретные варианты осуществления включают пирамидальную форму, в т.ч. четырехгранную пирамиду, форму воронки, цилиндрическую форму, комбинацию формы воронки и цилиндрической формы с кончиком в форме воронки и цилиндрическим основанием, и конуса с полигональным основанием, например, гексагональным или ромбическим. Другие возможные формы микровыступов показаны, например, в опубликованной заявке на патент США 2004/0087992. В некоторых случаях микровыступы могут иметь форму, которая расширяется к основанию, например, микровыступы, которые приблизительно похожи на воронку, или, более обобщенно, у которых диаметр микровыступа растет быстрее линейной зависимости с увеличением расстояния от дистального конца микровыступа. Следует понимать, что полигональные микровыступы также могут иметь форму, которая утолщается по направлению к основанию, или у которой радиус или диаметр растет быстрее линейной зависимости с увеличением расстояния от дистального конца микровыступа. Если микровыступы становятся толще к основанию, может быть предусмотрено, что часть микровыступа, примыкающая к основанию, которую можно назвать "базой", не проникает в кожу.Microprotrusions can have any suitable shape, including, but not limited to, polygonal or cylindrical. Specific embodiments include a pyramidal shape, incl. a tetrahedral pyramid, a funnel shape, a cylindrical shape, a combination of a funnel shape and a cylindrical shape with a funnel-shaped tip and a cylindrical base, and a cone with a polygonal base, for example, hexagonal or rhombic. Other possible forms of microprotrusions are shown, for example, in published US patent application 2004/0087992. In some cases, the microprotrusions may have a shape that expands to the base, for example, microprotrusions that are approximately similar to a funnel, or, more generally, in which the diameter of the microprotrusion grows faster than a linear relationship with increasing distance from the distal end of the microprotrusion. It should be understood that polygonal microprotrusions can also have a shape that thickens toward the base, or in which the radius or diameter grows faster than a linear relationship with increasing distance from the distal end of the microprotrusion. If the microprotrusions become thicker to the base, it may be provided that the portion of the microprotrusion adjacent to the base, which may be called the “base”, does not penetrate the skin.

В одном или нескольких вариантах осуществления, микроструктуры имеют острую вершину или кончик. Может быть желателен диаметр кончика менее примерно 5 мкм или 2 мкм. Предпочтителен диаметр кончика менее примерно 1,5 мкм, как и диаметр кончика менее примерно 1 мкм.In one or more embodiments, the microstructures have a sharp tip or tip. A tip diameter of less than about 5 microns or 2 microns may be desirable. A tip diameter of less than about 1.5 microns is preferred, as is a tip diameter of less than about 1 microns.

Расстояние между микровыступами как правило составляет примерно 0-500 мкм. В конкретных, но не ограничивающих вариантах осуществления, расстояние между микровыступами составляет примерно 0 мкм, примерно 50 мкм, примерно 100 мкм, примерно 150 мкм, примерно 200 мкм, примерно 250 мкм, примерно 300 мкм, примерно 350 мкм, примерно 400 мкм, примерно 450 мкм или примерно 500 мкм. Расстояние между микровыступами можно измерять от оснований микровыступов (от одного основания до другого) или от кончиков (от кончика до кончика).The distance between the microprotrusions is typically about 0-500 microns. In specific, but non-limiting embodiments, the distance between the microprotrusions is about 0 μm, about 50 μm, about 100 μm, about 150 μm, about 200 μm, about 250 microns, about 300 microns, about 350 microns, about 400 microns, about 450 microns or about 500 microns. The distance between the microprotrusions can be measured from the bases of the microprotrusions (from one base to another) or from the tips (from tip to tip).

В других вариантах осуществления, как минимум часть микровыступов может отделяться от массива микровыступов. Массивы отделяемых микровыступов описаны в патентной публикации США 2009/0155330 и заявке на патент США № 61/745 513, где оба указанных источника включены в настоящую заявку посредством ссылки. Массивы отделяемых микровыступов можно получать рядом путей, в т.ч., но не ограничиваясь этим, получением слоистого массива, где массив состоит из нескольких слоев, и слой, включающий области прикрепления микровыступов к основе массива, способен разрушаться легче остальных слоев.In other embodiments, implementation, at least part of the microprotrusion can be separated from the array of microprotrusion. Arrays of detachable microprotrusions are described in US patent publication 2009/0155330 and US patent application No. 61/745 513, where both of these sources are incorporated into this application by reference. Arrays of detachable microprotrusions can be obtained in a number of ways, including, but not limited to, obtaining a layered array, where the array consists of several layers, and a layer including the areas of attachment of microprotrusion to the base of the array is capable of breaking more easily than other layers.

Одним из преимуществ отделяемых микровыступов является устранение жестких требований к утилизации, тогда как другое преимущество состоит в отсутствии травм от игл при инъекции. Кроме того, отделяющиеся микровыступов значительно сокращают или устраняют проблемы неправильного употребления, например, совместное пользование общими иглами, поскольку подложка или основание лишены микровыступов или имеют микровыступы, кончики которых, потерявшие остроту за счет биоразрушения, не смогут проникнуть в кожу. Другое преимущество отделяемых микровыступов заключается в устранении неправильного применения лекарственных препаратов, поскольку обогащенные лекарством кончики микровыступов растворяются в коже, при этом в массиве после введения не остается или остается минимальное количество лекарственного средства.One of the advantages of detachable microprotrusions is the elimination of strict disposal requirements, while another advantage is the absence of injuries from the needles during injection. In addition, detachable microprotrusions significantly reduce or eliminate the problems of misuse, for example, sharing common needles, since the substrate or base is devoid of microprotrusions or has microprotrusions whose tips, which have lost their sharpness due to biodegradation, cannot penetrate the skin. Another advantage of detachable microprotrusions is to eliminate the improper use of drugs, since the tips of the microprotrusions enriched with the drug dissolve in the skin, and the minimum amount of drug remains in the array after administration or remains.

В качестве альтернативы может применяться массив, изготовленный из гомогенного материала, где этот материал легче разрушается при более низких значениях pH. Массивы, изготовленные из такого материала, будут склонны легче разрушаться вблизи от места введения, поскольку эти участки, расположенные ближе к поверхности кожи, имеют более низкое значение pH, чем участки, где находятся дистальные кончики микровыступов. (pH поверхности кожи как правило ниже чем у более глубоких слоев, где pH на поверхности составляет, например, приблизительно 4,5, а в более глубоких слоях примерно 6,5-7,5).Alternatively, an array made of a homogeneous material can be used, where this material is more easily destroyed at lower pH values. Arrays made of such a material will tend to break down more easily near the injection site, since these areas closer to the skin surface have a lower pH value than the areas where the distal ends of the microprotrusions are located. (the pH of the skin surface is usually lower than that of the deeper layers, where the pH on the surface is, for example, about 4.5, and in the deeper layers about 6.5-7.5).

Материалы, растворимость которых зависит от pH, могут быть, например, нерастворимы в чистой воде, но растворяться в среде с кислыми или основными значениями pH. Применяя такие материалы или комбинации материалов, можно получить массивы, которые обладают различной биоразрушаемостью на поверхности кожи (pH приблизительно 4,5) или внутри кожи. В первом варианте осуществления, биоразрушаемым может быть весь массив, тогда как во втором варианте осуществления микровыступы массива будут подвергаться биологическому разрушению, давая возможность удалить и выбросить подложку. В предпочтительном варианте осуществления, массив микроструктур соответствует второму варианту осуществления, в котором микровыступы массива растворяются и подвергаются биоразрушению при введении действующего агента, давая возможность удалить и выбросить подложку.Materials whose pH solubility may be, for example, insoluble in pure water, but soluble in an environment with acidic or basic pH values. Using such materials or combinations of materials, it is possible to obtain arrays that have different biodegradability on the surface of the skin (pH approximately 4.5) or inside the skin. In the first embodiment, the entire array can be biodegradable, while in the second embodiment, the microprotrusions of the array will undergo biological destruction, allowing the substrate to be removed and discarded. In a preferred embodiment, the microstructure array corresponds to the second embodiment, in which the microprotrusions of the array dissolve and biodegrade when an active agent is introduced, allowing the substrate to be removed and discarded.

Материалы, склонность которых к разрушению в водной среде зависит от pH, могут быть изготовлены, например, с применением акрилатных сополимеров, которые продаются Rohm Pharma под торговым наименованием Eudragit® и широко применяются в фармацевтических составах. Дополнительным примером материала с pH-зависимой растворимостью, является фталат гидроксипропил целлюлозы. Материалы с pH-зависимой растворимостью были разработаны, например, для применения в качестве кишечных покрытий пероральных дозированных форм. Смотрите, например, патент США № 5 900 252 и Remington's Pharmaceutical Sciences (18th ed., 1990).Materials whose pH may be degraded in water can be made, for example, using acrylate copolymers sold by Rohm Pharma under the trade name Eudragit® and are widely used in pharmaceutical formulations. An additional example of a pH-dependent solubility material is hydroxypropyl cellulose phthalate. Materials with pH-dependent solubility have been developed, for example, for use as an enteric coating for oral dosage forms. See, for example, US Patent No. 5,900,252 and Remington's Pharmaceutical Sciences (18th ed., 1990).

Кроме того, в некоторых случаях может быть желательно, чтобы массив микровыступов по настоящему изобретению включал один или несколько дополнительных слоев, помимо слоя биосовместимого и водорастворимого связующего материала, который включает такой полимер, как полисахарид, а также сахарный спирт и действующий агент. Существует целый ряд причин, по которым могут быть желательны массивы, включающие несколько слоев. Например, часто желательно, чтобы сами по себе микровыступы содержали более высокую концентрацию действующего ингредиента, например, действующего агента, по сравнению со всем объемом массива микровыступов. Это желательно, например, потому, что во многих случаях можно ожидать, что микровыступы растворяются быстрее по сравнению с основанием массива, т.к. они находятся в среде с большим содержанием воды. Кроме того, в некоторых методиках применения массива микроструктур, массив может оставаться в месте наложения в течение непродолжительного времени, за который только микровыступы смогут раствориться в существенной степени. Желательность получения более высоких концентраций действующего агента непосредственно в выступах является особенно актуальной, если применяется дорогостоящее действующее вещество. Одним из путей достижения высокой концентрации действующего компонента в самих микровыступах является формирование первого слоя, содержащего действующий компонент, который включает микровыступы или основную часть микровыступов, и второй слой с пониженной или нулевой концентрацией действующего компонента, который включает основу или значительную часть основы.Furthermore, in some cases it may be desirable for the microprotrusion array of the present invention to include one or more additional layers, in addition to a layer of biocompatible and water-soluble binder material, which includes a polymer such as a polysaccharide, as well as sugar alcohol and an active agent. There are a number of reasons why arrays involving multiple layers may be desirable. For example, it is often desirable that the microprotrusions themselves contain a higher concentration of the active ingredient, for example, the active agent, compared to the entire volume of the microprotrusion array. This is desirable, for example, because in many cases it can be expected that microprotrusions dissolve faster than the base of the array, because they are in a high water environment. In addition, in some methods of using an array of microstructures, the array can remain in the place of application for a short time, during which only microprotrusions can dissolve to a significant extent. The desirability of obtaining higher concentrations of the active agent directly in the protrusions is especially relevant if an expensive active substance is used. One way to achieve a high concentration of the active component in the microprotrusions themselves is to form a first layer containing the active component, which includes microprotrusions or the main part of the microprotrusions, and a second layer with a reduced or zero concentration of the active component, which includes the base or a significant part of the base.

Как правило, в предпочтительной конфигурации массива микроструктур, включающей два или несколько отдельных слоев, т.е. слой, включающий множество микроструктур или выступов, и основу или слой подложки, который поддерживает указанные микроструктуры, слой подложки включает биосовместимый нерастворимый в воде связующий материал. Когда массив микроструктур проникает в кожу, микроструктуры растворяются, тем самым осуществляя трансдермальную доставку действующего агента. Слой основы предпочтительно включает любой из ряда биосовместимых, нерастворимых в воде полимеров, в т.ч. поли(сложных эфиров), полиаминокислот, полиангидридов, полиортоэфиров, полиуретанов, поликарбонатов, поли(простых эфиров-сложных эфиров), поликапролактонов (PCL), полиэфирамидов, а также их сополимеров. Иллюстративные полимеры включают полиакрилаты, целлюлозы, поли(молочную кислоту)(PLA), поли(гликолевую кислоту) (PGA), поли(молочную кислоту-гликолевую кислоту) (PLGAs), поли(масляную кислоту), поли(валериановую кислоту). Типовые слои подложки или основы включают поли-лактид-поли-гликолид (PLGA75/25). Смотрите, например, пример 4.As a rule, in a preferred configuration of an array of microstructures comprising two or more separate layers, i.e. a layer comprising a plurality of microstructures or protrusions, and a base or substrate layer that supports said microstructures, the substrate layer includes a biocompatible water-insoluble binder material. When an array of microstructures penetrates the skin, the microstructures dissolve, thereby transdermally delivering the active agent. The base layer preferably includes any of a number of biocompatible, water-insoluble polymers, including poly (esters), polyamino acids, polyanhydrides, polyorthoesters, polyurethanes, polycarbonates, poly (ethers, esters), polycaprolactones (PCL), polyetheramides, and also their copolymers. Illustrative polymers include polyacrylates, celluloses, poly (lactic acid) (PLA), poly (glycolic acid) (PGA), poly (lactic acid-glycolic acid) (PLGAs), poly (butyric acid), poly (valerianic acid). Exemplary support or backing layers include poly-lactide-poly-glycolide (PLGA75 / 25). See, for example, example 4.

Действующие агентыActive agents

Как указано выше, по крайней мере часть растворяющихся микроструктур по настоящему изобретению содержит биосовместимый и водорастворимый полимерный связующий материал и действующий агент.As indicated above, at least a portion of the soluble microstructures of the present invention contains a biocompatible and water-soluble polymer binder and an active agent.

Микроструктуры по настоящему изобретению могут включать один или несколько действующих агентов. В одном или нескольких вариантах осуществления, как минимум часть микроструктур может включать покрытие, которое необязательно может включать один или несколько действующих агентов. В одном из вариантов осуществления, действующий агент в массиве микроструктур представляет собой один или несколько белков или пептидов, например, для применения в качестве вакцины. Эти агенты могут включать, например, вещества, одобренные в Соединенных Штатах для применения против сибирской язвы, дифтерии, гепатита A, гепатита B, гемофильной инфекции типа b, вируса папилломы человека, гриппа, японского энцефалита, болезни Лайма (бореллиоза), кори, заболеваний, вызванных менингококками и пневмококками, свинки, коклюша, полиомиелита, бешенства, ротавируса, коревой краснухи, опоясывающего лишая (герпеса), натуральной оспы, столбняка, туберкулеза, тифа, ветряной оспы и желтой лихорадки. Действующий агент может включать живые ослабленные или убитые бактерии, живые ослабленные вирусы, субъединичные вакцины, конъюгированные вакцины, синтетические вакцины, вирусные векторы, полисахаридные вакцины и ДНК вакцины. Среди вакцин против сибирской язвы, особенное предпочтение отдается вакцинам, включающим PA (защитный антиген), в т.ч. защитный антиген, полученный по рекомбинантным методикам (rPA, т.е. рекомбинантный защитный антиген). В другом варианте осуществления, действующий агент представляет собой гормон, например, паратиреоидный гормон (PTH), в т.ч. рекомбинантный паратиреоидный гормон человека (1-34).The microstructures of the present invention may include one or more active agents. In one or more embodiments, at least a portion of the microstructures may include a coating, which optionally may include one or more active agents. In one embodiment, the active agent in the microstructure array is one or more proteins or peptides, for example, for use as a vaccine. These agents may include, for example, substances approved in the United States for use against anthrax, diphtheria, hepatitis A, hepatitis B, Haemophilus influenzae type b, human papillomavirus, influenza, Japanese encephalitis, Lyme disease (borelliosis), measles, diseases caused by meningococci and pneumococci, mumps, whooping cough, polio, rabies, rotavirus, measles rubella, herpes zoster (herpes), smallpox, tetanus, tuberculosis, typhoid, chickenpox and yellow fever. The active agent may include live attenuated or killed bacteria, live attenuated viruses, subunit vaccines, conjugate vaccines, synthetic vaccines, viral vectors, polysaccharide vaccines and DNA vaccines. Among anthrax vaccines, particular preference is given to vaccines that include PA (protective antigen), including recombinant protective antigen (rPA, i.e., recombinant protective antigen). In another embodiment, the active agent is a hormone, for example, parathyroid hormone (PTH), including recombinant human parathyroid hormone (1-34).

Дополнительные агенты включают препараты, направленные против вируса птичьего (пандемического) гриппа, Campylobacter sp., Chlamydia sp., Clostridium botulinum, Clostridium difficile, вируса лихорадки денге, E.coli, вируса Эбола, вируса Эпштейна-Барра, нетипируемого Haemophilus influenzae, гепатита C, гепатита E, вируса герпеса, в т.ч. опоясывающего герпеса, ВИЧ, лейшманильных и малярийных паразитов, менингококков серогруппы B, никотина, возбудителей парагриппа, аллергенов, вызывающих поллиноз, респираторно-синцитиального вируса (RSV), вируса лихорадки долины Рифт, коронавирусов, связанных с SARS, Shigella sp., Staphilococcus aureus, стрептококков группы A (GAS), стрептококков группы B (GBS), клещевого энцефалита, Венесуэльского лошадиного энцефалита и вируса лихорадки западного Нила.Additional agents include anti-avian (pandemic) influenza drugs, Campylobacter sp., Chlamydia sp., Clostridium botulinum, Clostridium difficile, dengue virus, E. coli, Ebola virus, Epstein-Barr virus, non-typeable Haemophilus influenza , hepatitis E, herpes virus, including herpes zoster, HIV, leishmanila and malaria parasites, serogroup B meningococci, nicotine, parainfluenza pathogens, pollinosis allergens, respiratory syncytial virus (RSV), Rift valley fever virus, coronaviruses, associated with Shig sparocaris, Sigococcus sarococarius, Siglococcus vulgaris virus infection, Shig socros. Group A streptococci (GAS), Group B streptococci (GBS), tick-borne encephalitis, Venezuelan equine encephalitis and West Nile fever virus.

Вследствие широкого применения вакцин, стабильность вакцин является важным условием, если существует выбор между несколькими типами вакцин для лечения конкретного состояния. Например, в случаях, когда действующий агент чувствителен к теплу, необходимо поддерживать цепочку поставки вакцины в условиях контролируемых температур, которую часто именуют "холодовой цепью". Холодовая цепь для вакцин обычно нацелена на хранение вакцин при температуре 2-8°C. Это вызывает особенные затруднения в бедных странах с жарким климатом. Таким образом, для многих вакцин твердые составы в форме массива микровыступов позволяют добиться улучшения стабильности и легкости проведения различных операций с препаратом по сравнению с соответствующими жидкими вакцинами.Due to the widespread use of vaccines, vaccine stability is important if there is a choice between several types of vaccines to treat a particular condition. For example, in cases where the active agent is sensitive to heat, it is necessary to maintain the vaccine supply chain at controlled temperatures, which is often referred to as the “cold chain”. The vaccine cold chain is usually aimed at storing vaccines at 2-8 ° C. This causes particular difficulties in poor countries with hot climates. Thus, for many vaccines, solid formulations in the form of an array of microprotrusions can improve stability and ease of various operations with the drug compared to the corresponding liquid vaccines.

Массив микроструктур может также включать дополнительные эксципиенты для включения в биосовместимый и водорастворимый связующий материал, в т.ч., например, адъюванты, консерванты, низкомолекулярные стабилизаторы, ПАВ и т.п. Адъюванты включают, например, синтетические олигодезоксинуклеотиды (ODNs) с солью алюминия или без нее. Соли алюминия, применяемые в качестве адъювантов вакцин, включают в том числе гидроксид алюминия, фосфат алюминия и сульфат алюминия калия.An array of microstructures may also include additional excipients for inclusion in a biocompatible and water-soluble binder material, including, for example, adjuvants, preservatives, low molecular weight stabilizers, surfactants, and the like. Adjuvants include, for example, synthetic oligodeoxynucleotides (ODNs) with or without an aluminum salt. Aluminum salts used as adjuvants for vaccines include, but are not limited to, aluminum hydroxide, aluminum phosphate, and potassium aluminum sulfate.

Обычно, но не всегда, желательно, чтобы массовая концентрация действующего агента в массиве микроструктур была относительно высокой, поскольку это дает возможность ввести индивидууму более высокую концентрацию действующего агента при внедрении микровыступов в кожу. Иллюстративные концентрации в твердом веществе, образующем массив (биосовместимом и водорастворимом связующем материале) являются следующими: как минимум примерно 0,1%, 0,5%, 1%, 2%, 5%, 10%, 15% или 20 масс.% действующего агента, например, вакцины. Более предпочтительно, массовая доля твердого действующего агента в биосовместимом и водорастворимом связующем материале, образующим выступы микроструктур находится в диапазоне примерно 1-15%. Т.е. типовые массовые доли действующего агента, например, вакцины в массе твердых микровыступов включают значения 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14% и 15% или более. Для соответствующих жидких составов количество действующего агента обычно будет находиться в диапазоне от примерно 0,05 масс.% до примерно 10 масс.% действующего агента или, предпочтительно, от примерно 0,5 масс.% до примерно 5 масс.% действующего агента.Usually, but not always, it is desirable that the mass concentration of the active agent in the array of microstructures be relatively high, since this makes it possible to introduce to the individual a higher concentration of the active agent when microprotrusions are introduced into the skin. Illustrative concentrations in the solid forming the array (biocompatible and water soluble binder) are as follows: at least about 0.1%, 0.5%, 1%, 2%, 5%, 10%, 15% or 20 wt.% active agent, for example, vaccines. More preferably, the mass fraction of the solid active agent in the biocompatible and water-soluble binder material forming the protrusions of the microstructures is in the range of about 1-15%. Those. typical mass fractions of the active agent, for example, vaccines in the mass of solid microprotrusions include the values of 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12% , 13%, 14% and 15% or more. For the respective liquid formulations, the amount of active agent will typically be in the range of from about 0.05 wt.% To about 10 wt.% Of the active agent, or, preferably, from about 0.5 wt.% To about 5 wt.% Of the active agent.

Доза, которая доставляется в организм, представляет собой дозу, которая достаточна для того, чтобы вызвать значимую терапевтическую и/или иммунную реакцию у значительного большинства индивидуумов. Как правило, желаемая доза составляет как минимум примерно 0,1 мкг/см², как минимум примерно 0,5 мкг/см², как минимум примерно 1 мкг/см², как минимум примерно 2 мкг/см², как минимум примерно 5 мкг/см² или как минимум примерно 10 мкг/см².The dose that is delivered to the body is a dose that is sufficient to elicit a significant therapeutic and / or immune response in the vast majority of individuals. Typically, the desired dose is at least about 0.1 μg / cm² , at least about 0.5 μg / cm² , at least about 1 μg / cm² , at least about 2 μg / cm² , at least about 5 μg / cm² or at least about 10 μg / cm² .

В качестве альтернативы, дозу действующего агента можно измерять в процентных долях от дозы, доставляемой другими путями, например, внутримышечно. Может быть желательно, например, доставлять как минимум примерно 1%, как минимум примерно 10%, как минимум примерно 25%, как минимум примерно 50%, как минимум примерно 75%, как минимум примерно 100%, как минимум примерно 150% или как минимум примерно 200% от дозы, доставляемой иными путями, например, дозы, которая доставляется внутримышечно. В качестве альтернативы, может быть желательно доставлять не более чем примерно 200%, не более, чем примерно 150%, не более, чем примерно 100%, не более, чем примерно 75%, не более, чем примерно 50%, не более, чем примерно 25%, не более, чем примерно 10% или не более, чем примерно 1% от дозы, доставляемой другими путями. Как и в случае обычных трансдермальных пластырей, доза, доставленная с применением массива микровыступов (DDE), может быть меньше, чем общее содержание действующего агента в массиве микровыступов. См., например, пример 9.Alternatively, the dose of the active agent can be measured as a percentage of the dose delivered by other routes, for example, intramuscularly. It may be desirable, for example, to deliver at least about 1%, at least about 10%, at least about 25%, at least about 50%, at least about 75%, at least about 100%, at least about 150%, or at least about 200% of the dose delivered by other means, for example, the dose delivered intramuscularly. Alternatively, it may be desirable to deliver not more than about 200%, not more than about 150%, not more than about 100%, not more than about 75%, not more than about 50%, not more than than about 25%, not more than about 10%, or not more than about 1% of the dose delivered by other routes. As with conventional transdermal patches, the dose delivered using a microprotrusion array (DDE) may be less than the total active agent content in the microprotrusion array. See, for example, example 9.

Изготовление массива микровыступовMaking an array of microprotrusions

Массив микровыступов по настоящему изобретению можно получать с помощью методики изготовления двухслойных массивов, описанной в предварительных заявках на патент США №№ 60/1923861 и 60/1925462 (приоритетных документов для заявки на патент США №12/1148180). Как правило, массив микроструктур по настоящему изобретению получают (i) получением жидкого состава, включающего действующий агент, полисахарид и сахарный спирт в буфере, (ii) помещением жидкого состава по п.(i) в форму, содержащую массив полостей, имеющих форму желаемых микроструктур, и заполнение микроструктурных полостей с получением формы, заполненной составом, (iii) высушиванием состава, заполняющего форму, (iv) помещением слоя подложки на форму с высушенным составом по п.(iii), в результате чего слой подложки образует основу, имеющую точку контакта с каждой из микроструктурных полостей для получения сформированного массива микроструктур и (v) извлечением из формы массива микроструктур, сформированного согласно п. (IV).An array of microprotrusions of the present invention can be obtained using the methodology for manufacturing two-layer arrays described in provisional applications for US patent No. 60/1923861 and 60/1925462 (priority documents for patent application US No. 12/1148180). Typically, an array of microstructures of the present invention is obtained (i) by preparing a liquid composition comprising an active agent, a polysaccharide and sugar alcohol in a buffer, (ii) placing the liquid composition according to (i) into a mold containing an array of cavities having the form of the desired microstructures and filling the microstructural cavities to obtain a mold filled with the composition, (iii) drying the composition filling the mold, (iv) placing the substrate layer on the mold with the dried composition according to (iii), whereby the substrate layer forms a base having a point tact with each of microstructure cavities formed to receive the array of microstructures and (v) removing from the mold the array of microstructures formed according to the claim. (IV).

В конкретном варианте осуществления описанного способа, жидкий состав, который может быть раствором или суспензией, выключает примерно 3-20 масс.% полисахарида, примерно 1-15 масс.% сахарного спирта и примерно 0,05-5 масс.% действующего агента, хотя в отдельных случаях конкретные количества могут меняться. Иллюстративные примеры составов приведены в сопроводительных примерах и кратко описаны ниже. Например, жидкий состав для получения желаемых массивов микроструктур содержит примерно 3-20 масс.% полисахаридного компонента, такого как декстран или гидроксиалкил крахмал, примерно 1-15 масс.% сахарного спирта, такого как сорбит, и примерно 0,05-5 масс.% действующего агента, например, вакцины. В качестве альтернативы, жидкий состав для получения желаемого массива микроструктур содержит примерно 5-15 масс.% полисахаридного компонента, такого как декстран или гидроксиалкил крахмал, примерно 3-12 масс.% сахарного спирта, такого как сорбит, и примерно 0,05-5 масс.% действующего агента, например, вакцины. Жидкие составы при необходимости могут необязательно содержать небольшие количества дополнительных добавок, например, одно или несколько ПАВ или хелатообразующих агентов, или других добавок.In a specific embodiment of the described method, the liquid composition, which may be a solution or suspension, turns off about 3-20 wt.% Polysaccharide, about 1-15 wt.% Sugar alcohol and about 0.05-5 wt.% The active agent, although in individual cases, specific quantities may vary. Illustrative examples of formulations are provided in the accompanying examples and are briefly described below. For example, the liquid composition to obtain the desired arrays of microstructures contains about 3-20 wt.% Polysaccharide component, such as dextran or hydroxyalkyl starch, about 1-15 wt.% Sugar alcohol, such as sorbitol, and about 0.05-5 wt. % of active agent, for example, a vaccine. Alternatively, the liquid composition to obtain the desired array of microstructures contains about 5-15 wt.% Polysaccharide component, such as dextran or hydroxyalkyl starch, about 3-12 wt.% Sugar alcohol, such as sorbitol, and about 0.05-5 wt.% active agent, for example, vaccines. Liquid formulations may optionally contain small amounts of additional additives, for example, one or more surfactants or chelating agents, or other additives.

В примере 1 приведены иллюстративные жидкие составы, содержащие действующий агент, т.е. вакцину. Иллюстративные составы являются следующими: (1) декстран, 14 масс.%; сорбит 7 масс.%; действующее вещество 0,6%; (2) декстран, 10,5 масс.%; сорбит 5 масс.%; действующее вещество 0,6%; (3) декстран, 10,5 масс.%; сорбит 5 масс.%; действующее вещество 1,1%; (4) декстран, 7 масс.%; сорбит 3 масс.%; действующее вещество 0,6%; (5) декстран, 7 масс.%; сорбит 7 масс.%; действующее вещество 0,6%; (6) декстран, 14 масс.%; сорбит 3 масс.%; действующее вещество 0,6%; (7) гидроксиэтил крахмал, 14 масс.%; сорбит 7 масс.%; действующее вещество 0,6%; (8) гидроксиэтил крахмал, 10,5 масс.%; сорбит 5 масс.%; действующее вещество 0,6%; (9) гидроксиэтил крахмал, 10,5 масс.%; сорбит 5 масс.%; действующее вещество 1,1%; (10) гидроксиэтил крахмал, 7 масс.%; сорбит 3 масс.%; действующее вещество 0,6%; (11) гидроксиэтил крахмал, 7 масс.%; сорбит 7 масс.%; действующее вещество 0,6%; и (12) гидроксиэтил крахмал, 14 масс.%; сорбит 3 масс.%; действующее вещество 0,6%. Биологическая активность действующего агента сохраняется в жидких составах, которые хранят при температуре либо 5°C, либо 25°C в течение периода времени, равного 4 часам, 1 дню, 2 дням или 7 дням, т.е. срока, достаточного для того, чтобы, как минимум, охватить время изготовления массива микроструктур. С точки зрения сохранения/стабильности размера частиц действующего агента, составы с концентрацией полисахаридов менее примерно 14 масс.% демонстрируют хорошую стабильность размеров частиц в описанных условиях.Example 1 shows illustrative liquid formulations containing an active agent, i.e. the vaccine. Illustrative formulations are as follows: (1) dextran, 14 wt.%; sorbitol 7 wt.%; active substance 0.6%; (2) dextran, 10.5 wt.%; sorbitol 5 wt.%; active substance 0.6%; (3) dextran, 10.5 wt.%; sorbitol 5 wt.%; active substance 1.1%; (4) dextran, 7 wt.%; sorbitol 3 wt.%; active substance 0.6%; (5) dextran, 7 wt.%; sorbitol 7 wt.%; active substance 0.6%; (6) dextran, 14 wt.%; sorbitol 3 wt.%; active substance 0.6%; (7) hydroxyethyl starch, 14 wt.%; sorbitol 7 wt.%; active substance 0.6%; (8) hydroxyethyl starch, 10.5 wt.%; sorbitol 5 wt.%; active substance 0.6%; (9) hydroxyethyl starch, 10.5 wt.%; sorbitol 5 wt.%; active substance 1.1%; (10) hydroxyethyl starch, 7 wt.%; sorbitol 3 wt.%; active substance 0.6%; (11) hydroxyethyl starch, 7 wt.%; sorbitol 7 wt.%; active substance 0.6%; and (12) hydroxyethyl starch, 14 wt.%; sorbitol 3 wt.%; active substance 0.6%. The biological activity of the active agent is stored in liquid formulations, which are stored at either 5 ° C or 25 ° C for a period of 4 hours, 1 day, 2 days or 7 days, i.e. a period sufficient to at least cover the manufacturing time of the array of microstructures. From the point of view of preservation / particle size stability of the active agent, compositions with a polysaccharide concentration of less than about 14 wt.% Demonstrate good particle size stability under the described conditions.

В примере 2 описаны дополнительные иллюстративные жидкие композиции, содержащие действующий агент, т.е. вакцину, усиливающий агент или адъювант, или комбинацию действующего агента и усиливающего агента, наряду с полисахаридом, выбранным из декстрана и гидроксиэтил крахмала, а также сорбит в фосфатном буферном солевом растворе. Жидкие составы, которые подробно описаны в Таблице 2, содержат от 7 до 17 массовых процентов декстрана или гидроксиэтил крахмала, от 3 до 9 масс. % сорбита, 0,75 масс. % действующего агента и небольшое количество стандартного ПАВ, а именно полисорбата 20, которое составляет 0,02 масс. %. Иллюстративный жидкий состав, показанный в таблице 3, содержит примерно от 7 до 14 масс. % декстрана или гидроксиэтил крахмала, и примерно от 3 до 9 масс. % сахарного спирта, а именно сорбита. Дополнительные компоненты включают примерно 2,35 масс. % усиливающего агента, небольшое количество (0,02 масс. %) ПАВ (полисорбата 20) и небольшое количество (0,3 масс. %) EDTA. Иллюстративные жидкие составы для получения микроигл, содержащих лекарственное средство, которые приведены в таблице 4, содержат примерно 9 масс. % полисахарида (декстрана или гидроксиэтил крахмала), примерно 5 масс. % сорбита и 0,85 масс. % действующего агента. Дополнительные компоненты состава включают усиливающий агент и незначительное количество ПАВ, конкретно полисорбата 20. Описанные типовые жидкие составы стабильны при 5°C в течение как минимум 48 часов, что дополнительно иллюстрирует пригодность таких жидких составов для получения массива микроструктур.Example 2 describes additional illustrative liquid compositions containing an active agent, i.e. a vaccine, an enhancing agent or adjuvant, or a combination of an active agent and an enhancing agent, along with a polysaccharide selected from dextran and hydroxyethyl starch, as well as sorbitol in phosphate buffered saline. Liquid formulations, which are described in detail in Table 2, contain from 7 to 17 weight percent of dextran or hydroxyethyl starch, from 3 to 9 weight. % sorbitol, 0.75 mass. % of the active agent and a small amount of a standard surfactant, namely polysorbate 20, which is 0.02 mass. % The illustrative liquid composition shown in table 3 contains from about 7 to 14 mass. % dextran or hydroxyethyl starch, and from about 3 to 9 mass. % sugar alcohol, namely sorbitol. Additional components include about 2.35 mass. % enhancing agent, a small amount (0.02 wt.%) of surfactant (polysorbate 20) and a small amount (0.3 wt.%) of EDTA. Illustrative liquid compositions for producing microneedles containing a drug, which are shown in table 4, contain about 9 mass. % polysaccharide (dextran or hydroxyethyl starch), about 5 wt. % sorbitol and 0.85 mass. % active agent. Additional components of the composition include a reinforcing agent and a small amount of a surfactant, specifically polysorbate 20. The described typical liquid compositions are stable at 5 ° C for at least 48 hours, which further illustrates the suitability of such liquid compositions to obtain an array of microstructures.

В примере 4 приведены дополнительные типовые жидкие составы, содержащие комбинацию действующих агентов, например, антигенов. Эти жидкие составы включают комбинацию либо декстрана, либо гидроксиэтил крахмала, сорбита и действующего агента. Кроме того, в составы входит небольшое количество ПАВ; эти жидкие составы стабильны при 5°C по крайней мере в течение 7 дней, и при 25°C по крайней мере в течение 2 дней.Example 4 shows additional typical liquid formulations containing a combination of active agents, for example, antigens. These liquid formulations include a combination of either dextran or hydroxyethyl starch, sorbitol, and an active agent. In addition, a small amount of surfactant is included in the compositions; these liquid formulations are stable at 5 ° C for at least 7 days, and at 25 ° C for at least 2 days.

Возвращаясь к способу получения массива микроструктур, массив микровыступов или микровыпуклостей как правило получают путем (a) изготовления формы с углублениями, которые обратны желаемым микровыступам (негативной формы), (b) заливания в форму сверху раствора, включающего компоненты, подходящие для формирования биосовместимого и водорастворимого связующего материала, действующий агент и растворитель (c) удаления растворителя, (d) извлечения полученного массива из формы.Returning to the method of obtaining an array of microstructures, an array of microprotrusions or microconvexes is usually obtained by (a) manufacturing a mold with recesses that are inverse to the desired microprotrusions (negative form), (b) pouring into the mold a solution containing components suitable for forming a biocompatible and water soluble a binder material, an active agent and a solvent (c) removing the solvent, (d) extracting the resulting array from the mold.

При изготовлении негативной формы (как правило, но не необязательно, для этого используется полидиметилсиликон) для получения массива микроструктур можно применять штампы с различной геометрической формой. Дополнительные материалы для изготовления негативной формы включают полиуретаны, керамические материалы, воски и т.п. Изготовленную форму затем применяют для получения массива микроструктур (MSA), который повторяет геометрию оригинального штампа. Один из типовых штампов имеет ромбическую форму при высоте микровыступов 200 мкм, ширине их основания 70 мкм и расстоянием между микровыступами 200 мкм.In the manufacture of a negative shape (usually, but not necessarily, polydimethylsilicone is used for this), stamps with different geometric shapes can be used to obtain an array of microstructures. Additional materials for making the negative form include polyurethanes, ceramic materials, waxes, and the like. The fabricated mold is then used to obtain an array of microstructures (MSA), which repeats the geometry of the original stamp. One of the typical dies has a rhombic shape with a height of microprotrusions of 200 microns, a width of their base of 70 microns and a distance between microprotrusions of 200 microns.

Массив микроструктур, содержащий действующий агент, как правило можно получать следующим образом. В форму вводят жидкий состав действующего агента, который описан выше, например, как правило, включающий полисахарид и сахарный спирт, и необязательно другие эксципиенты, адъюванты или добавки, в водном растворителе или буфере. Затем форму заполняют, применяя любую из большого числа подходящих методик, например, сжатие, приложение повышенного давления и т.п. После удаления лишней жидкости, жидкий состав, находящийся в форме, подвергают либо одно- либо двухстадийному первичному высушиванию, в зависимости, например, от физико-химических свойств соответствующих жидких составов, например, вязкости, содержания твердых компонентов, поверхностного взаимодействия между жидким составом и формой и т.д. При одностадийном первичном высушивании, жидкий состав, содержащийся в форме, непосредственно помещают в инкубаторную печь при температуре в диапазоне от примерно 25°C до примерно 40°C для удаления воды. Одностадийное высушивание может протекать в течение любого периода времени от 20 минут до нескольких часов. При двухстадийном способе высушивания, первая стадия представляет собой медленное высушивание, при котором форму, заполненную жидким составом, во-первых помещают в камеру с регулируемой влажностью, например, с влажностью 75-90% RH, на время от 1 до 60 минут при комнатной температуре, после чего форму помещают в инкубаторную печь с температурой в диапазоне от примерно 25°C до примерно 40°C на период от примерно 20 минут до нескольких часов.An array of microstructures containing an active agent, as a rule, can be obtained as follows. A liquid composition of the active agent, which is described above, is introduced into the form, for example, typically comprising a polysaccharide and sugar alcohol, and optionally other excipients, adjuvants or additives, in an aqueous solvent or buffer. Then the form is filled using any of a large number of suitable techniques, for example, compression, application of increased pressure, etc. After removing the excess liquid, the liquid composition in the form is subjected to either one or two-stage primary drying, depending, for example, on the physicochemical properties of the respective liquid compositions, for example, viscosity, solids content, surface interaction between the liquid composition and the form etc. In one-step primary drying, the liquid composition contained in the mold is directly placed in an incubator oven at a temperature in the range of from about 25 ° C to about 40 ° C to remove water. Single-stage drying can take place over any period of time from 20 minutes to several hours. In a two-stage drying method, the first stage is a slow drying process, in which a mold filled with a liquid composition is firstly placed in a chamber with controlled humidity, for example, with a humidity of 75-90% RH, for a period of 1 to 60 minutes at room temperature then the mold is placed in an incubator oven with a temperature in the range of from about 25 ° C to about 40 ° C for a period of from about 20 minutes to several hours.

После указанного высушивания, в форму с высушенным составом заливают слой подложки, чтобы он прикрепился к множеству микровыступов. Предпочтительно, компоненты, из которых состоят микровыступы (т.е. компоненты, находящиеся в биосовместимом и водорастворимом связующем материале) не растворимы в растворителе, применяемом для слоя подложки. Как правило, растворитель, применяемый при получении слоя подложки, представляет собой органический растворитель, например, ацетонитрил, этанол, изопропиловый спирт, этилацетат и т.п. Слой подложки обычно подергают первичному высушиванию в сушильном шкафу с помощью сухого сжатого воздуха (CDA) в течение необходимого периода времени при регулируемом расходе воздуха, например, от примерно 15 минут до 2 часов, после чего высушивают в конвекционной печи, например, при температуре в диапазоне от 35°C до 80°C в течение примерно 30-90 минут. Затем на слой подложки или основы необязательно помещают поддерживающий (защитный) субстрат. Материалом поддерживающего субстрата может служить воздухопроницаемый нетканый самоклеющийся материал или поликарбонатная пленка с клейким УФ отверждаемым слоем, хотя могут применяться материалы многих типов.After said drying, a substrate layer is poured into the mold with the dried composition so that it adheres to a plurality of microprotrusions. Preferably, the components that make up the microprotrusions (i.e., the components found in the biocompatible and water-soluble binder material) are not soluble in the solvent used for the substrate layer. Typically, the solvent used in preparing the substrate layer is an organic solvent, for example, acetonitrile, ethanol, isopropyl alcohol, ethyl acetate, and the like. The backing layer is usually subjected to primary drying in an oven using dry compressed air (CDA) for the required period of time at a controlled air flow rate, for example, from about 15 minutes to 2 hours, and then dried in a convection oven, for example, at a temperature in the range from 35 ° C to 80 ° C for about 30-90 minutes. Then, a support (protective) substrate is optionally placed on a substrate or base layer. The material of the support substrate can be a breathable non-woven self-adhesive material or a polycarbonate film with an adhesive UV curable layer, although many types of materials can be used.

После извлечения из формы, массив микроструктур обычно разрезают при помощи штампа на куски подходящего размера, которые могут подвергаться окончательному высушиванию для удаления остаточной влаги из высушенного состава, содержащего действующий агент, и остаточного растворителя из слоя подложки. Стадию окончательного высушивания можно проводить в вакууме (~0,05 торр) при комнатной или более высокой температуре, например, 35°C, в течение продолжительного времени, например, нескольких часов.After being removed from the mold, the array of microstructures is usually cut into pieces of a suitable size, which can be finally dried to remove residual moisture from the dried composition containing the active agent and residual solvent from the substrate layer. The stage of final drying can be carried out in vacuum (~ 0.05 torr) at room or higher temperature, for example, 35 ° C, for a long time, for example, several hours.

Если это желательно, массив микроструктур можно затем упаковать или герметично упаковать в количестве одной или нескольких штук, предпочтительно в воздухонепроницаемую упаковку. Упаковка с готовыми массивами микроструктур может также содержать поглотитель влаги. Массив микроструктур по настоящему изобретению может также представлять собой часть набора, где этот набор может также включать аппликатор.If desired, the array of microstructures can then be packaged or hermetically packaged in an amount of one or more pieces, preferably in an airtight package. Packaging with pre-fabricated microstructures may also contain a moisture absorber. The microstructure array of the present invention may also be part of a kit, where the kit may also include an applicator.

Получение типовых массивов микроструктур по настоящему изобретению описано в примерах 6, 7 и 8. Как правило, множество микроструктур включает примерно 1-15 масс.% (в твердом состоянии) действующего агента, примерно 40-75 масс.% (в твердом состоянии) полисахарида и примерно 25-40 масс.% (в твердом состоянии) сахарного спирта. Более конкретно, множество микроструктур может включать примерно 1-15 масс.% (в твердом состоянии) действующего агента, например, вакцины, примерно 40-75 масс.% (в твердом состоянии) полисахарида, например, декстрана или гидроксиалкил крахмала, и примерно 25-40 масс.% (в твердом состоянии) сахарного спирта, например, сорбита. В качестве альтернативы, множество микроструктур может включать примерно 2-12 масс.% (в твердом состоянии) действующего агента, например, вакцины, примерно 45-75 масс.% (в твердом состоянии) полисахарида, например, декстрана или гидроксиалкил крахмала, и примерно 25-40 масс.% (в твердом состоянии) сахарного спирта, например, сорбита. Описанные массивы микроструктур, включающие действующий агент, обладают хорошими механическими параметрами, хорошей стабильностью действующего агента, а также хорошей эффективностью с точки зрения терапевтической реакции.The preparation of typical arrays of microstructures of the present invention is described in Examples 6, 7 and 8. Typically, many microstructures include about 1-15 wt.% (In the solid state) of the active agent, about 40-75 wt.% (In the solid state) of the polysaccharide and about 25-40 wt.% (in the solid state) of sugar alcohol. More specifically, many microstructures may include about 1-15 wt.% (In solid state) of the active agent, for example, vaccines, about 40-75 wt.% (In solid state) of a polysaccharide, for example, dextran or hydroxyalkyl starch, and about 25 -40 wt.% (In solid state) of sugar alcohol, for example, sorbitol. Alternatively, many microstructures may include about 2-12 wt.% (Solid) of the active agent, for example, vaccines, about 45-75 wt.% (Solid) of a polysaccharide, for example, dextran or hydroxyalkyl starch, and about 25-40 wt.% (In solid state) of sugar alcohol, for example, sorbitol. The described arrays of microstructures, including the active agent, have good mechanical parameters, good stability of the active agent, and also good efficiency in terms of therapeutic response.

Характеристики массивов микроструктурCharacteristics of microstructure arrays

Массивы микроструктур по настоящему изобретению включает растворяющийся биосовместимый и водорастворимый связующий компонент, который стабилизирует содержащийся в нем действующий агент, как в жидкой, так и в высушенной форме (с точки зрения сохранения исходного состояния и эффективности действующего агента) и, кроме того, позволяет получить массив микроструктур, имеющий хорошие механические свойства и хорошую стабильность при хранении.Arrays of microstructures of the present invention include a soluble biocompatible and water-soluble binder component, which stabilizes the active agent contained in it, both in liquid and in dried form (from the point of view of maintaining the initial state and effectiveness of the active agent) and, in addition, allows to obtain an array microstructures having good mechanical properties and good storage stability.

Типовые массивы микроструктур по настоящему изобретению демонстрируют хорошую стабильность действующего агента, как при изготовлении, так и при хранении. Например, действующий агент, содержащийся в биосовместимом и водорастворимом связующем материале, при растворении в водном буфере при концентрации действующего агента в диапазоне от примерно 0,1% до примерно 7 масс.%, характеризуется стабильностью действующего агента в течение как минимум 7 дней при 5°C, что можно определить по одному или нескольким критериям из числа сохранения размера частиц действующего агента, сохранения химической природы и эффективности действующего агента. Как показано в примерах 1, 2 и 3, жидкие составы, применяемые для получения массива микроструктур, оказались достаточно стабильными для сохранения химической природы действующего агента во время производственного процесса. Кроме того, было установлено, что типовые высушенные массивы микроструктур обладают хорошей стабильностью в случае хранения при комнатной температуре в течение продолжительного периода времени (т.е. как минимум 3 месяца). Смотрите, например, пример 10. Наконец, иммуногенная реакция, развивающаяся в результате трансдермального введения типового действующего агента с помощью массива микроструктур по настоящему изобретению, является по крайней мере такой же хорошей, как и реакция, наблюдающаяся при внутримышечном введении жидкого препарата действующего агента (пример 11). Таким образом, сказанное выше подтверждает благоприятные характеристики массивов микроструктур, связанных с ними составов и способов по настоящему изобретению.Typical arrays of microstructures of the present invention demonstrate good stability of the active agent, both during manufacture and during storage. For example, the active agent contained in a biocompatible and water-soluble binder, when dissolved in an aqueous buffer at a concentration of the active agent in the range from about 0.1% to about 7 wt.%, Is characterized by the stability of the active agent for at least 7 days at 5 ° C, which can be determined by one or more criteria from among the conservation of the particle size of the active agent, the conservation of the chemical nature and effectiveness of the active agent. As shown in examples 1, 2 and 3, the liquid compositions used to obtain an array of microstructures were found to be stable enough to preserve the chemical nature of the active agent during the manufacturing process. In addition, it was found that typical dried arrays of microstructures have good stability when stored at room temperature for an extended period of time (i.e., at least 3 months). See, for example, Example 10. Finally, the immunogenic reaction resulting from the transdermal administration of a typical active agent using the array of microstructures of the present invention is at least as good as the reaction observed upon intramuscular administration of a liquid preparation of the active agent (example eleven). Thus, the foregoing confirms the favorable characteristics of arrays of microstructures, associated compositions and methods of the present invention.

Способы примененияApplication methods

Способы, наборы, массивы микроструктур и родственные устройства и составы, описанные в настоящем изобретении, применяются для трансдермального введения действующего агента субъекту из числа людей или животных.The methods, kits, arrays of microstructures and related devices and compositions described in the present invention are used for transdermal administration of an active agent to a human or animal subject.

Описанный в изобретении массив микроструктур можно вручную прикладывать к коже, например, вдавливая его в кожу. Более предпочтительно, применяется аппликатор, который облегчает прикладывание массива микроструктур к коже и его проникновение через кожу. Предпочтительным типом аппликатора является аппликатор с упругим элементом, которые позволяет массиву проникать в кожу за счет энергии, запасенной в упругом элементе. Подходящие иллюстративные аппликаторы включают устройства, описанные в патентной публикации США № 2011/0276027, которая в полном объеме включена в настоящую заявку посредством ссылки. Например, типовой аппликатор, как правило, будет включать плунжер или поршень, где массив микроструктур помещают на дистальный конец плунжера и приводят в действие пусковой механизм (или пусковой элемент), освобождая плунжер. Плунжер до момента его освобождения, как правило, удерживается в заторможенном или фиксированном состоянии. После освобождения, плунжер оказывает ударное воздействие на кожу, заставляя массив микроструктур прокалывать или перфорировать поверхность кожи. Оставшуюся часть массива микроструктур можно удалить с дистального конца плунжера автоматически или вручную.The array of microstructures described in the invention can be manually applied to the skin, for example, by pressing it into the skin. More preferably, an applicator is used that facilitates the attachment of an array of microstructures to the skin and its penetration through the skin. The preferred type of applicator is an applicator with an elastic element that allows the array to penetrate the skin due to the energy stored in the elastic element. Suitable illustrative applicators include devices described in US Patent Publication No. 2011/0276027, which is incorporated herein by reference in its entirety. For example, a typical applicator will typically include a plunger or piston, where an array of microstructures is placed at the distal end of the plunger and the trigger (or trigger) is actuated, releasing the plunger. The plunger, until it is released, is usually held in a locked or fixed state. Once released, the plunger has an impact on the skin, causing an array of microstructures to puncture or perforate the surface of the skin. The rest of the microstructure array can be removed automatically or manually from the distal end of the plunger.

Родственные аспекты и варианты осуществленияRelated Aspects and Embodiments

(1) В первом аспекте, т.е. аспекте 1, изобретение относится к массиву микроструктур, включающему приблизительно плоское основание и множество биоразрушаемых микроструктур, где каждая микроструктура имеет точку прикрепления к основе и дистальный кончик, проникающий в кожу субъекта, где (i) множество микроструктур содержит действующий агент в биосовместимом и водорастворимом связующем материале, где этот биосовместимый и водорастворимый связующий материал включает гидрофильный полимер и сахарный спирт и (ii) упомянутая основа включает биосовместимый нерастворимый в воде полимерный связующий материал, где микроструктуры при проникновении в кожу субъекта подвергаются растворению, за счет чего осуществляется доставка действующего агента.(1) In a first aspect, i.e. aspect 1, the invention relates to an array of microstructures comprising an approximately flat base and many biodegradable microstructures, where each microstructure has an attachment point to the base and a distal tip penetrating the skin of the subject, where (i) the many microstructures contain an active agent in a biocompatible and water-soluble binder material where this biocompatible and water soluble binder material comprises a hydrophilic polymer and sugar alcohol, and (ii) said base comprises a biocompatible insoluble a polymer binder in water, where microstructures dissolve upon penetration into the subject’s skin, thereby delivering the active agent.

(2) Вариант осуществления 1. В первом варианте осуществления, относящемуся к аспекту 1, изобретение относится к массиву микроструктур согласно аспекту 1, где полимер выбран из полисахарида, модифицированной целлюлозы, полимеров виниламида, полимеров винилового спирта, полимеров 1,2-эпоксидов или их сополимеров.(2) Embodiment 1. In a first embodiment relating to aspect 1, the invention relates to an array of microstructures according to aspect 1, wherein the polymer is selected from polysaccharide, modified cellulose, vinylamide polymers, vinyl alcohol polymers, 1,2-epoxide polymers or their copolymers.

(3) Вариант осуществления 2. Во втором варианте осуществления, относящемся к первому варианту осуществления, полисахарид в массиве микроструктур представляет собой глюкан или химически модифицированный глюкан.(3) Embodiment 2. In a second embodiment related to the first embodiment, the polysaccharide in the microstructure array is glucan or chemically modified glucan.

(4) Вариант осуществления 3. В третьем варианте осуществления, полисахарид представляет собой альфа-глюкан или химически модифицированный альфа-глюкан.(4) Embodiment 3. In a third embodiment, the polysaccharide is alpha glucan or chemically modified alpha glucan.

(5) Вариант осуществления 4. В четвертом варианте осуществления, относящемся к первому варианту осуществления, полисахарид в массиве микроструктур представляет собой декстран или химически модифицированный крахмал.(5) Embodiment 4. In a fourth embodiment related to the first embodiment, the polysaccharide in the microstructure array is dextran or chemically modified starch.

(6) Вариант осуществления 5. В пятом варианте осуществления, относящемся к варианту осуществления 3, полисахарид в массиве микроструктур представляет собой химически модифицированный крахмал, выбранный из карбоксиметил крахмала и гидроксиалкил крахмала.(6) Embodiment 5. In a fifth embodiment related to Embodiment 3, the polysaccharide in the microstructure array is a chemically modified starch selected from carboxymethyl starch and hydroxyalkyl starch.

(7) Вариант осуществления 6. В шестом варианте осуществления, относящемся к массиву микроструктур по варианту осуществления 5, гидроксиалкил крахмал представляет собой гидроксиэтил крахмал (HES) или гидроксипропил крахмал (HPS).(7) Embodiment 6. In a sixth embodiment relating to the microstructure array of Embodiment 5, the hydroxyalkyl starch is hydroxyethyl starch (HES) or hydroxypropyl starch (HPS).

(8) Вариант осуществления 7. В седьмом варианте осуществления, относящемся к вариантам осуществления 5 и 6, химически-модифицированный крахмал имеет степень замещения в диапазоне от 0,80 до 0,40.(8) Embodiment 7. In a seventh embodiment relating to Embodiments 5 and 6, the chemically modified starch has a degree of substitution in the range of 0.80 to 0.40.

(9) Вариант осуществления 8. В восьмом варианте осуществления, относящемся к любому из предшествующих вариантов осуществления, направленных на массив микроструктур, сахарный спирт выбран из группы, состоящей из глицерина, ксилита, маннита, сорбита, галактита, лактита, эритрита, глицерина, мальтита, сахарозы и трегалозы.(9) Embodiment 8. In an eighth embodiment related to any of the preceding embodiments directed to an array of microstructures, the sugar alcohol is selected from the group consisting of glycerol, xylitol, mannitol, sorbitol, galactite, lactitol, erythritol, glycerol, maltitol sucrose and trehalose.

(10) Вариант осуществления 9. В девятом варианте осуществления массива микроструктур согласно варианту осуществления 1, полисахарид представляет собой декстран, и сахарный спирт представляет собой сорбит.(10) Embodiment 9. In a ninth embodiment, an array of microstructures according to Embodiment 1, the polysaccharide is dextran and the sugar alcohol is sorbitol.

(11) Вариант осуществления 10. В десятом варианте осуществления массива микроструктур согласно варианту осуществления 1, полисахарид представляет собой гидроксиэтил крахмал, и сахарный спирт представляет собой сорбит.(11) Embodiment 10. In a tenth embodiment of the microstructure array of Embodiment 1, the polysaccharide is hydroxyethyl starch and the sugar alcohol is sorbitol.

(12) Вариант осуществления 11. В одиннадцатом варианте осуществления, изобретение относится к массиву микроструктур согласно аспекту 1 или любому из предшествующих вариантов осуществления, где биосовместимый и водорастворимый связующий материал дополнительно включает один или несколько эксципиентов или адъювантов.(12) Embodiment 11. In an eleventh embodiment, the invention relates to an array of microstructures according to aspect 1 or any of the preceding embodiments, wherein the biocompatible and water soluble binder material further comprises one or more excipients or adjuvants.

(13) Вариант осуществления 12. В двенадцатом варианте осуществления, относящемся к варианту осуществления 11, один или несколько эксципиентов включают ПАВ.(13) Embodiment 12. In a twelfth embodiment related to Embodiment 11, one or more excipients include a surfactant.

(14) Вариант осуществления 13. В тринадцатом варианте осуществления, относящемся к вариантам осуществления 9 или 10, биосовместимый и водорастворимый связующий материал, включающий действующий агент, при растворении в водном буфере при концентрации действующего агента в диапазоне от примерно 0,05% до примерно 20 масс.% дополнительно характеризуется стабильностью действующего агента в течение как минимум 7 дней при 5°C.(14) Embodiment 13. In a thirteenth embodiment relating to Embodiments 9 or 10, a biocompatible and water soluble binder material comprising an active agent when dissolved in an aqueous buffer at a concentration of the active agent in the range of from about 0.05% to about 20 wt.% is additionally characterized by the stability of the active agent for at least 7 days at 5 ° C.

(15) Вариант осуществления 14. В 14 варианте осуществления, изобретение относится к массиву микроструктур согласно аспекту 1 или любому из приведенных выше вариантов осуществления 1-13, где множество микроструктур включает примерно 0,1-50 масс.% (в твердом состоянии) действующего агента, примерно 20-95 масс.% (в твердом состоянии) полисахарида и примерно 5-50 масс.% (в твердом состоянии) сахарного спирта.(15) Embodiment 14. In an embodiment 14, the invention relates to an array of microstructures according to aspect 1 or any of the above embodiments 1-13, wherein the plurality of microstructures comprise about 0.1-50 wt.% (Solid) active agent, about 20-95 wt.% (in the solid state) of the polysaccharide and about 5-50 wt.% (in the solid state) of sugar alcohol.

(16) Во втором аспекте, изобретение относится к жидкому составу, подходящему для формирования множества растворяющихся микроструктур. Этот жидкий состав включает действующий агент, полисахарид и сахарный спирт в буфере, причем в жидком составе содержится примерно 1-30 масс.% полисахарида, примерно 1-30 масс.% сахарного спирта и примерно 0,05-20 масс.% действующего агента.(16) In a second aspect, the invention relates to a liquid composition suitable for forming a plurality of soluble microstructures. This liquid composition includes an active agent, a polysaccharide and sugar alcohol in a buffer, wherein the liquid composition contains about 1-30 wt.% Polysaccharide, about 1-30 wt.% Sugar alcohol and about 0.05-20 wt.% The active agent.

(17) В первом варианте осуществления, относящемся ко второму аспекту, полисахарид представляет собой декстран или химически модифицированный крахмал.(17) In the first embodiment related to the second aspect, the polysaccharide is dextran or chemically modified starch.

(18) Во втором варианте осуществления, относящемся ко второму аспекту, полисахарид представляет собой химически модифицированный крахмал, который является либо карбоксиметил крахмалом или гидроксиалкил крахмалом.(18) In a second embodiment related to the second aspect, the polysaccharide is a chemically modified starch, which is either carboxymethyl starch or hydroxyalkyl starch.

(19) В третьем варианте осуществления, относящемся ко второму аспекту, гидроксиалкил крахмал представляет собой либо гидроксиэтил крахмал (HES), либо гидроксипропил крахмал (HPS).(19) In a third embodiment related to the second aspect, the hydroxyalkyl starch is either hydroxyethyl starch (HES) or hydroxypropyl starch (HPS).

(20) В четвертом варианте осуществления, относящемся к третьему варианту осуществления второго аспекта изобретения, гидроксиалкил крахмал имеет степень замещения в диапазоне от 0,80 до 0,40.(20) In a fourth embodiment relating to a third embodiment of the second aspect of the invention, hydroxyalkyl starch has a degree of substitution in the range of 0.80 to 0.40.

(21) В пятом варианте осуществления, относящемся ко второму аспекту, или к любому из первого-четвертого вариантов осуществления, направленных на второй аспект изобретения, сахарный спирт выбран из группы, состоящей из глицерина, ксилита, маннита, сорбита, галактита, лактита, эритрита, мальтита, сахарозы и трегалозы.(21) In the fifth embodiment, relating to the second aspect, or to any of the first to fourth embodiments, directed to the second aspect of the invention, the sugar alcohol is selected from the group consisting of glycerol, xylitol, mannitol, sorbitol, galactitol, lactitol, erythritol , maltitol, sucrose and trehalose.

(22) В шестом варианте осуществления, относящемся ко второму аспекту, полисахарид представляет собой декстран, и сахарный спирт является сорбитом.(22) In a sixth embodiment related to the second aspect, the polysaccharide is dextran and the sugar alcohol is sorbitol.

(23) В седьмом варианте осуществления, относящемся ко второму аспекту, полисахарид представляет собой гидроксиэтил крахмал, и сахарный спирт является сорбитом.(23) In a seventh embodiment related to the second aspect, the polysaccharide is hydroxyethyl starch and the sugar alcohol is sorbitol.

(24) В восьмом варианте осуществления, относящемся ко второму аспекту и любому из приведенных выше вариантов осуществления, относящемуся ко второму аспекту изобретения, жидкий состав включает один или несколько эксципиентов или адъювантов.(24) In an eighth embodiment relating to the second aspect and to any of the above embodiments relating to the second aspect of the invention, the liquid composition comprises one or more excipients or adjuvants.

(25) В девятом варианте осуществления, относящемся к восьмому варианту осуществления выше, один или несколько эксципиентов включают ПАВ.(25) In the ninth embodiment, relating to the eighth embodiment above, one or more excipients include a surfactant.

(26) В десятом варианте осуществления, изобретение относится к жидкому составу по второму аспекту изобретения или любому из связанных с ним вариантов осуществления 1-9, в высушенной форме.(26) In the tenth embodiment, the invention relates to a liquid composition according to the second aspect of the invention or any of the associated embodiments 1-9, in dried form.

(27) В третьем аспекте, изобретение относится к способу изготовления массива микроструктур. Этот способ включает (i) получение жидкого состава, включающего действующий агент, гидрофильный полимер и сахарный спирт в буфере, где этот жидкий состав включает примерно 1-30 масс.% гидрофильного полимера, примерно 5-50 масс.% сахарного спирта и примерно 0,1-50 масс.% действующего агента; (ii) помещение жидкого состава по п.(i) в форму, содержащую массив полостей, имеющих форму желаемых микроструктур, и заполнение микроструктурных полостей с получением формы, заполненной составом, (iii) высушивание состава, заполняющего форму, (iv) помещение слоя подложки на форму с высушенным составом по п.(iii), в результате чего слой подложки образует основу, имеющую точку контакта с каждой из микроструктурных полостей для получения сформированного массива микроструктур и (v) извлечение из формы массива микроструктур, сформированного согласно п.(IV).(27) In a third aspect, the invention relates to a method for manufacturing an array of microstructures. This method includes (i) obtaining a liquid composition comprising an active agent, a hydrophilic polymer and sugar alcohol in a buffer, where this liquid composition comprises about 1-30 wt.% Hydrophilic polymer, about 5-50 wt.% Sugar alcohol and about 0, 1-50 wt.% The active agent; (ii) placing the liquid composition according to (i) into a mold containing an array of cavities having the shape of the desired microstructures and filling the microstructural cavities to obtain a mold filled with the composition, (iii) drying the composition filling the mold, (iv) placing the substrate layer to a mold with a dried composition according to (iii), whereby the substrate layer forms a base having a contact point with each of the microstructural cavities to obtain a formed array of microstructures and (v) removing from the mold an array of microstructures formed according to (Iv).

(28) В первом варианте осуществления, относящемся к третьему аспекту, гидрофильный полимер выбран из полисахарида, модифицированной целлюлозы, полимеров виниламида, полимеров винилового спирта, полимеров 1,2-эпоксида и сополимеров.(28) In the first embodiment related to the third aspect, the hydrophilic polymer is selected from polysaccharide, modified cellulose, vinylamide polymers, vinyl alcohol polymers, 1,2-epoxide polymers and copolymers.

(29) Во втором варианте осуществления, относящемся к третьему аспекту, указанный способ дополнительно включает прикрепление поддерживающего субстрата на слой основы.(29) In a second embodiment related to the third aspect, said method further includes attaching a support substrate to the base layer.

(30) В третьем варианте осуществления, относящемся к третьему аспекту, поддерживающий субстрат представляет собой воздухопроницаемый нетканый самоклеющийся материал.(30) In a third embodiment related to the third aspect, the support substrate is a breathable non-woven self-adhesive material.

(31) В четвертом варианте осуществления, относящемся к третьему аспекту, поддерживающий субстрат представляет собой поликарбонатную пленку с клейким слоем, отверждаемым ультрафиолетом.(31) In the fourth embodiment related to the third aspect, the support substrate is a polycarbonate film with an ultraviolet curable adhesive layer.

(32) В пятом варианте осуществления, относящемся к третьему аспекту, поддерживающий субстрат сформирован из полимера или металла.(32) In a fifth embodiment related to the third aspect, the support substrate is formed of a polymer or metal.

(33) В шестом варианте осуществления, относящемся к третьему аспекту, или любому из приведенных выше первому-пятому вариантов осуществления, после стадии добавления жидкого состава в форму, избыток жидкого состава удаляют с поверхности формы.(33) In the sixth embodiment, relating to the third aspect, or any of the first to fifth embodiments above, after the step of adding the liquid composition to the mold, excess liquid composition is removed from the surface of the mold.

(34) В седьмом варианте осуществления, относящемся к третьему аспекту, или любому из связанных с ним вариантов осуществления 1-6, жидкий состав представляет собой раствор или суспензию.(34) In the seventh embodiment, relating to the third aspect, or any of the associated embodiments 1-6, the liquid composition is a solution or suspension.

(35) В восьмом варианте осуществления, относящемся к третьему аспекту, или любому из связанных с ним вариантов осуществления 1-7, полости, имеющие форму микроструктур, заполняют под давлением.(35) In the eighth embodiment related to the third aspect, or to any of the related embodiments 1-7, the microstructure-shaped cavities are filled under pressure.

(36) В девятом варианте осуществления, относящемся к третьему аспекту, упомянутый жидкий состав представляет собой жидкий состав по второму аспекту изобретения или любому из вариантов осуществления 1-9, относящихся ко второму аспекту.(36) In the ninth embodiment, relating to the third aspect, said liquid composition is a liquid composition according to the second aspect of the invention or to any of embodiments 1-9 relating to the second aspect.

(37) В четвертом аспекте, изобретение относится к способу трансдермального введения действующего агента субъекту из числа млекопитающих, включающему введение в кожу субъекта массива микроструктур по первому аспекту или любому из связанных с ним вариантов осуществления.(37) In a fourth aspect, the invention relates to a method for transdermally administering an active agent to a mammalian subject, comprising administering to the subject's skin an array of microstructures according to the first aspect or any of the associated embodiments.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Приведенные ниже примеры носят иллюстративный характер и никоим образом не предназначены для ограничения объема изобретения. Были предприняты необходимые усилия для обеспечения точности численных величин (например, количеств, температур и т.д.) но следует учитывать возможность ряда ошибок и отклонений. Если не указано иное, доли представляют собой массовые доли, температуры указаны в градусах Цельсия (ºC), и давление равно или приблизительно равно атмосферному.The following examples are illustrative and in no way intended to limit the scope of the invention. The necessary efforts have been made to ensure the accuracy of numerical values (for example, quantities, temperatures, etc.), but the possibility of a number of errors and deviations should be considered. Unless otherwise indicated, the fractions are mass fractions, temperatures are in degrees Celsius (ºC), and pressure is equal to or approximately equal to atmospheric.

СокращенияAbbreviations

APIAPIДействующий фармацевтический ингредиентActive Pharmaceutical IngredientHPLC (ВЭЖХ)HPLC (HPLC)Высокоэффективная жидкостная хроматографияHigh Performance Liquid ChromatographyMSAMSAМассив микроструктурArray of microstructuresSDS-PAGESDS-PAGEЭлектрофорез в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрияPolyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfateSECSecЭксклюзионная хроматографияSize exclusion chromatographySPESPEЭффективность проникновения через кожуSkin penetrationTDSTdsСистема трансдермальной доставкиTransdermal delivery systemDSLDSLДинамическое рассеяние светаDynamic light scatteringIMIMВнутримышечныйIntramuscular

Пример 1: Жидкие составы, содержащие действующий агентExample 1: Liquid formulations containing an active agent

Концентрированный раствор действующего агента, содержащий вакцину, добавляли к жидкому раствору, содержащему полисахарид, выбранный из декстрана 70 (фармацевтическая степень очистки, М.Масса 70 000) и гетакрахмала (гидроксиэтил крахмал, мольная степень замещения примерно 0,75 (т.е. примерно 75 гидроксиэтильных групп на 100 звеньев глюкозы)), и сорбит в гистидиновом буфере, и полученный раствор осторожно перемешивали. Жидкие составы до применения хранили при 5°C. Компоненты составов приведены ниже в таблице 1.A concentrated solution of the active agent containing the vaccine was added to a liquid solution containing a polysaccharide selected from dextran 70 (pharmaceutical purification, M. Weight 70,000) and hetacarch (hydroxyethyl starch, molar degree of substitution of about 0.75 (i.e., approximately 75 hydroxyethyl groups per 100 units of glucose)), and sorbitol in histidine buffer, and the resulting solution was carefully mixed. Liquid formulations were stored at 5 ° C until use. The components of the compositions are shown below in table 1.

Стабильность действующего агента в жидких составах оценивали по размеру частиц, определенному по методикам динамического рассеяния света, и SDS-PAGE.The stability of the active agent in liquid formulations was evaluated by particle size, determined by the methods of dynamic light scattering, and SDS-PAGE.

Таблица 1
Жидкие составы, содержащие действующий агентTable 1
Liquid formulations containing active agentОбозначение составаComposition designationПолимерPolymerСахарSugarДействующий агентActive agentТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%Масс.%Mass%A1A1Декстран 70Dextran 7014fourteenСорбитSorbitol770,60.6A2A2Декстран 70Dextran 7010,510.5СорбитSorbitol550,60.6A3A3Декстран 70Dextran 7010,510.5СорбитSorbitol551,11,1A4A4Декстран 70Dextran 7077СорбитSorbitol330,60.6A5A5Декстран 70Dextran 7077СорбитSorbitol770,60.6A6A6Декстран 70Dextran 7014fourteenСорбитSorbitol330,60.6A7A7ГетакрахмалGeta Starch14fourteenСорбитSorbitol770,60.6A8A8ГетакрахмалGeta Starch10,510.5СорбитSorbitol550,60.6A9A9ГетакрахмалGeta Starch10,510.5СорбитSorbitol551,11,1A10A10ГетакрахмалGeta Starch77СорбитSorbitol330,60.6A11A11ГетакрахмалGeta Starch77СорбитSorbitol770,60.6A12A12ГетакрахмалGeta Starch14fourteenСорбитSorbitol330,60.6

Концентрацию действующего агента в этом исследовании во всех жидких составах поддерживали на уровне 5 мг/мл. Жидкие составы хранили при 5°C или 25°C, и действующий агент в составах исследовали через 4 часа, 1, 2 и 7 дней.The concentration of the active agent in this study in all liquid formulations was maintained at 5 mg / ml. Liquid formulations were stored at 5 ° C or 25 ° C, and the active agent in the formulations was examined after 4 hours, 1, 2, and 7 days.

Результаты исследования аналогичных составов по методике SDS-PAGE не выявили различий между жидкими составами и чистым действующим агентом. Дополнительные полосы отсутствовали, что указывает на стабильность действующего агента в составах.The results of a study of similar formulations by the SDS-PAGE method did not reveal differences between liquid formulations and the pure active agent. Additional bands were absent, which indicates the stability of the active agent in the compositions.

Размер частиц действующего агента остается без изменений в составах, содержащих как декстран, так и гидроксиэтилкрахмал, включающих полисахарид в низких концентрациях (7%). Размер частиц действующего агента оставался стабильным во всех составах, которые хранились вплоть до 7 дней при 5°C или в течение 4 часов при 25°C. Составы, содержащие полисахарид в средних концентрациях (10,5%), продемонстрировали хорошую стабильность размеров частиц в течение 7 дней при 5°C и в течение 4 часов при 25°C. Размер частиц действующего агента увеличивается в составах с высокими концентрациями полисахаридов (14%) в случае хранения при 25°C в течение 1 дня или более. Сорбитный компонент, по-видимому, оказывает незначительное влияние на размер частиц действующего агента.The particle size of the active agent remains unchanged in compositions containing both dextran and hydroxyethyl starch, including the polysaccharide in low concentrations (7%). The particle size of the active agent remained stable in all formulations that were stored up to 7 days at 5 ° C or for 4 hours at 25 ° C. Compositions containing polysaccharide in medium concentrations (10.5%) showed good particle size stability for 7 days at 5 ° C and for 4 hours at 25 ° C. The particle size of the active agent increases in compositions with high concentrations of polysaccharides (14%) when stored at 25 ° C for 1 day or more. The sorbitol component, apparently, has little effect on the particle size of the active agent.

Жидкие составы стабильны в течение как минимум 7 дней при 5°C и как минимум в течение 4 часов при 25°C, т.е. периода, который, по крайней мере, покрывает продолжительность производственного процесса. Другими словами, первоначальная химическая природа и эффективность in vitro действующего агента сохраняются во время процесса производства, демонстрируя стабильность способа получения массива микроструктур.Liquid formulations are stable for at least 7 days at 5 ° C and for at least 4 hours at 25 ° C, i.e. a period that at least covers the duration of the production process. In other words, the initial chemical nature and in vitro effectiveness of the active agent is maintained during the manufacturing process, demonstrating the stability of the method of obtaining an array of microstructures.

Пример 2: Жидкие составы, содержащие полисахаридExample 2: Liquid Formulations Containing a Polysaccharide

Действующий агент, усиливающий агент или адъювант, или комбинацию действующего агента и усиливающего агента добавляли к жидкому раствору, содержащему полисахарид, выбранный из декстрана 70 (фармацевтической степени очистки, М.Масса 70 000) и гетакрахмала (гидроксиэтил крахмала, мольная степень замещения примерно 0,75 (т.е. примерно 75 гидроксиэтильных групп на 100 звеньев глюкозы)), и сорбит в фосфатном буферном солевом растворе (pH 6,8), необязательно содержащем дополнительные добавки/эксципиенты, например, полисорбат 20 (монолаурат полиоксиэтилен(20) сорбитана) или этилендиамин тетрауксусную кислоту (EDTA). Компоненты жидких составов показаны ниже в таблицах 2, 3 и 4. Стабильность действующего агента в жидких составах оценивали с использованием методики SEC-HPLC. Стабильность усиливающего агента оценивали с использованием RP-HPLC.An active agent, a enhancing agent or adjuvant, or a combination of an active agent and a enhancing agent, was added to a liquid solution containing a polysaccharide selected from dextran 70 (pharmaceutical grade, M. Weight 70,000) and heta starch (hydroxyethyl starch, molar degree of substitution of about 0, 75 (i.e., approximately 75 hydroxyethyl groups per 100 glucose units)), and sorbitol in phosphate buffered saline (pH 6.8), optionally containing additional additives / excipients, e.g. polysorbate 20 (polyoxyethylene monolaurate (2 0) sorbitan) or ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA). The components of the liquid formulations are shown below in Tables 2, 3, and 4. The stability of the active agent in the liquid formulations was evaluated using the SEC-HPLC technique. The stability of the enhancing agent was evaluated using RP-HPLC.

Составы, содержащие действующий агент или усиливающий агент, стабильны в течение не менее 48 часов при 5°C.Formulations containing an active agent or enhancing agent are stable for at least 48 hours at 5 ° C.

Таблица 2
Жидкие составы, содержащие действующий агентtable 2
Liquid formulations containing active agentОбозначение составаComposition designationПолимерPolymerСахарSugarДействующий агентActive agentPS20PS20ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%Масс.%Mass%Масс.%Mass%B1B1Декстран 70Dextran 7014fourteenСорбитSorbitol990,750.750,020.02B2B2Декстран 70Dextran 7014fourteenСорбитSorbitol330,750.750,020.02B3B3Декстран 70Dextran 7077СорбитSorbitol990,750.750,020.02B4B4Декстран 70Dextran 7077СорбитSorbitol330,750.750,020.02B5B5Декстран 70Dextran 7099СорбитSorbitol550,750.750,020.02B6B6ГетакрахмалGeta Starch14fourteenСорбитSorbitol990,750.750,020.02B7B7ГетакрахмалGeta Starch14fourteenСорбитSorbitol330,750.750,020.02B8B8ГетакрахмалGeta Starch77СорбитSorbitol990,750.750,020.02B9B9ГетакрахмалGeta Starch77СорбитSorbitol330,750.750,020.02

Таблица 3
Жидкие составы, содержащие усиливающий агентTable 3
Enhancing Agent Liquid FormulationsСоставыCompositionsПолимерPolymerСахарSugarУсил. агентReinforced. agentPS20PS20EDTAEDTAТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%Масс.%Mass%Масс.%Mass%мг/млmg / mlC1C1Декстран 70Dextran 7014fourteenСорбитSorbitol992,352,350,020.020,30.3C2C2Декстран 70Dextran 7014fourteenСорбитSorbitol332,352,350,020.020,30.3C3C3Декстран 70Dextran 7077СорбитSorbitol992,352,350,020.020,30.3C4C4Декстран 70Dextran 7077СорбитSorbitol332,352,350,020.020,30.3C5C5ГетакрахмалGeta Starch14fourteenСорбитSorbitol992,352,350,020.020,30.3C6C6ГетакрахмалGeta Starch14fourteenСорбитSorbitol332,352,350,020.020,30.3C7C7ГетакрахмалGeta Starch77СорбитSorbitol992,352,350,020.020,30.3C8C8ГетакрахмалGeta Starch77СорбитSorbitol332,352,350,020.020,30.3

Таблица 4
Примеры жидких DIT составов с комбинацией действующий агент/усиливающий агентTable 4
Examples of liquid DIT formulations with an active agent / enhancer combinationСоставыCompositionsПолимерPolymerСахарSugarPS20PS20ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%Масс.%Mass%D1D1Декстран 70Dextran 7099СорбитSorbitol55Действ. агентValid agent0,850.85Усил. агентReinforced. agent2,252.250,020.02D2D2Гета-крахмалGeta Starch99СорбитSorbitol55Действ. агентValid agent0,850.85Усил. агентReinforced. agent2,252.250,020.02

Пример 3: Жидкие составы, содержащие несколько действующих агентовExample 3: Liquid formulations containing several active agents

Действующие агенты добавляли к жидкому раствору, содержащему полисахарид, выбранный из декстрана 70 (фармацевтической степени очистки, М.Масса 70000) и гетакрахмала (гидроксиэтил крахмала, мольная степень замещения приблизительно 0,75 (т.е. примерно 75 гидроксиэтильных групп на 100 звеньев глюкозы)), сорбит и ПАВ, а именно полисорбат 20, в фосфатном буферном солевом растворе (pH 6,8). Компоненты составов приведены ниже в таблице 5.The active agents were added to a liquid solution containing a polysaccharide selected from dextran 70 (pharmaceutical grade, M. Weight 70,000) and hetro starch (hydroxyethyl starch, molar degree of substitution of approximately 0.75 (i.e., approximately 75 hydroxyethyl groups per 100 glucose units )), sorbitol and a surfactant, namely polysorbate 20, in phosphate buffered saline (pH 6.8). The components of the compositions are shown below in table 5.

Стабильность действующих агентов в жидких составах оценивали с помощью SRID (одномерной радиальной иммунодиффузии). Было установлено, что жидкие составы сохраняют стабильность по крайней мере в течение 7 дней при 5°C и в течение 2 дней при 25°C.The stability of the active agents in liquid formulations was evaluated using SRID (one-dimensional radial immunodiffusion). It was found that liquid formulations remain stable for at least 7 days at 5 ° C and for 2 days at 25 ° C.

Таблица 5
Примеры жидких составовTable 5
Examples of liquid formulationsСоставыCompositionsПолимерPolymerСахарSugarДействующие агентыActive agentsPS20PS20ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%Масс.%Mass%E1E1Декстран 70Dextran 7011elevenСорбитSorbitol5,55.5Агент 1Agent 10,480.48Агент 2Agent 20,280.28Агент 3Agent 30,280.282,22.2E2E2Декстран 70Dextran 7077СорбитSorbitol33Агент 1Agent 10,480.48Агент 2Agent 20,280.28Агент 3Agent 30,280.282,22.2E3E3Декстран 70Dextran 7011elevenСорбитSorbitol5,55.5Агент 1Agent 10,480.48Агент 2Agent 20,290.29Агент 3Agent 30,290.291,81.8E4E4Гета-крахмалGeta Starch11elevenСорбитSorbitol5,55.5Агент 1Agent 10,480.48Агент 2Agent 20,280.28Агент 3Agent 30,280.282,22.2E5E5Гета-крахмалGeta Starch77СорбитSorbitol33Агент 1Agent 10,480.48Агент 2Agent 20,280.28Агент 3Agent 30,280.282,22.2

Пример 4: Слой основы: жидкие составыExample 4: Base Layer: Liquid Formulations

Получали иллюстративные растворы полимера для применения в отливке слоя основы массива микроструктур. Растворы полимеров получали растворением полимеров в растворителе или смеси растворителей при комнатной температуре. Типовые составы для получения слоя основы приведены в таблице 6.Illustrative polymer solutions were obtained for use in casting a base layer of an array of microstructures. Polymer solutions were prepared by dissolving the polymers in a solvent or solvent mixture at room temperature. Typical compositions for obtaining a base layer are shown in table 6.

Таблица 6
Примеры жидких составов для получения слоя подложкиTable 6
Examples of liquid formulations for preparing a substrate layerСоставыCompositionsПолимерPolymerРастворительSolventТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%F1F1PLGA (75/25)PLGA (75/25)2525ацетонитрилacetonitrile7575F2F2PLGA (75/25)PLGA (75/25)30thirtyацетонитрилacetonitrile7070F3F3PLGA (75/25)PLGA (75/25)3535ацетонитрилacetonitrile6565

Пример 5: Изготовление массива микроструктурExample 5: Fabrication of an array of microstructures

Для соединения слоя основы с аппликатором может применяться поддерживающий субстрат. Типовые поддерживающие субстраты включают в том числе (i) воздухопроницаемый нетканый самоклеющийся материал, который помещают на верхнюю часть слоя основы, и (ii) УФ отверждаемый клейкий слой на слое основы и отверждаемый УФ-излучением.A support substrate may be used to connect the base layer to the applicator. Typical support substrates include but are not limited to (i) a breathable, non-woven, self-adhesive material that is placed on top of the base layer, and (ii) a UV curable adhesive layer on the base layer and curable by UV radiation.

ШтампStamp

При изготовлении массива микроструктур для изготовления негативной формы (для чего обычно используется полидиметилсиликон) могут применяться штампы с различной геометрией. Затем полученную форму применяют для изготовления массива микроструктур (MSA), который повторяет геометрию оригинального штампа. Один из типовых штампов, применяемых в этих примерах, имеет ромбическую форму с высотой микровыступов 200 мкм, шириной основания 70 мкм и расстоянием между микровыступами 200 мкм.In the manufacture of an array of microstructures for the manufacture of a negative shape (for which polydimethylsilicone is usually used), dies with different geometries can be used. Then, the resulting form is used to make an array of microstructures (MSA), which repeats the geometry of the original stamp. One of the typical dies used in these examples has a rhombic shape with a height of microprotrusions of 200 microns, a width of the base of 70 microns and a distance between microprotrusions of 200 microns.

Изготовление массива микроструктурFabrication of an array of microstructures

Массивы микроструктур по настоящему изобретению, содержащие действующий агент, обычно получают, как описано ниже. Примерно 55 мкл жидкого состава действующего агента вводят в силиконовую форму, закрывают покровным стеклом 18х18 мм, подвергают действию давления 50 psi в течение 1 минуты и удаляют избыточный состав. В качестве альтернативы, примерно 75 мкл жидкого состава помещают в силиконовую форму, закрывают покровным стеклом 22х30 мм, подвергают давлению 50 psi в течение 1 мин и удаляют избыток состава.Arrays of microstructures of the present invention containing the active agent are usually obtained as described below. Approximately 55 μl of the active compound liquid composition is introduced into a silicone form, covered with a 18x18 mm cover glass, subjected to a pressure of 50 psi for 1 minute, and the excess composition is removed. Alternatively, approximately 75 μl of the liquid composition is placed in a silicone mold, covered with a 22x30 mm coverslip, pressurized with 50 psi for 1 minute, and excess composition is removed.

После удаления избытков, жидкий состав, находящийся в форме, высушивают либо за один, либо за два цикла первичного высушивания, в зависимости, например, от физико-химических свойств соответствующих жидких составов, таких как вязкость, содержание твердых компонентов, поверхностного взаимодействия между жидким составом и формой и т.д. При одностадийном первичном высушивании, жидкий состав, содержащийся в форме, сразу помещают в инкубаторную печь при 32°C примерно на 30 минут для удаления воды. Если осуществляется двухстадийное высушивание, первая стадия представляет собой медленное высушивание, в ходе которого форму, заполненную жидким составом, вначале помещают в камеру с регулируемой влажностью при влажности 85% RH на 1-30 мин при комнатной температуре. Затем форму переносят в инкубаторную печь при 32°C примерно на 30 мин.After removing the excess, the liquid composition in the form is dried either in one or two cycles of primary drying, depending, for example, on the physicochemical properties of the corresponding liquid compositions, such as viscosity, solids content, surface interaction between the liquid composition and form, etc. In one-step primary drying, the liquid composition contained in the mold is immediately placed in an incubator oven at 32 ° C. for about 30 minutes to remove water. If two-stage drying is carried out, the first stage is slow drying, during which a mold filled with a liquid composition is first placed in a humidity-controlled chamber at a humidity of 85% RH for 1-30 minutes at room temperature. The mold is then transferred to an incubator oven at 32 ° C for approximately 30 minutes.

После высушивания, в форму, содержащую высушенный состав, заливают слой основы, чтобы прикрепить к нему множество микровыступов. Затем слой основы на первом этапе высушивают в сушильном шкафу, в который подается сухой сжатый воздух (CDA), в течение 30 мин с регулируемым воздушным потоком и затем в конвекционной печи при 45°C в течение 30-90 мин. Затем на слой основы помещают поддерживающий субстрат.After drying, a base layer is poured into the mold containing the dried composition to attach a plurality of microprotrusions to it. Then, the base layer in the first stage is dried in an oven in which dry compressed air (CDA) is supplied for 30 minutes with a controlled air flow and then in a convection oven at 45 ° C for 30-90 minutes. Then, a support substrate is placed on the base layer.

После извлечения из формы, массив микроструктур разрезают при помощи штампа на фрагменты 11 мм (1 см²) или 14 мм (2 см²), после чего осуществляют стадию конечного высушивания для удаления остаточной влаги из высушенного состава, содержащего действующий агент, и остаточного растворителя из слоя основы. Стадию окончательного высушивания проводят в вакууме (~0,05 торр) при температуре 35°C в течение ночи. Массивы микроструктур индивидуально упаковывают в пакетики из материала Polyfoil.After being removed from the mold, the array of microstructures is cut into 11 mm (1 cm² ) or 14 mm (2 cm² ) fragments by means of a die, after which the final drying step is carried out to remove residual moisture from the dried composition containing the active agent and the residual solvent from the base layer. The stage of final drying is carried out in vacuum (~ 0.05 torr) at a temperature of 35 ° C during the night. Arrays of microstructures are individually packaged in bags of Polyfoil material.

Пример 6: Изготовление массива микроструктурExample 6: Fabrication of an array of microstructures

Для подтверждения того, что действующий агент не поврежден во время высушивания, жидкие составы, содержащие действующий агент, подвергали высушиванию, получая тонкие твердые пленки, используя условия, которые воспроизводили процесс получения MSA. Сохранность действующего агента в этих твердых пленках, определяли с помощью методик SDS-PAGE и DLS. Биологическую активность действующего агента, восстановленного из полученных твердых пленок, исследовали способом ELISA.To confirm that the active agent was not damaged during drying, the liquid formulations containing the active agent were dried to obtain thin solid films using conditions that reproduced the MSA production process. The preservation of the active agent in these solid films was determined using the methods of SDS-PAGE and DLS. The biological activity of the active agent recovered from the obtained solid films was investigated by ELISA.

Не было обнаружено различия в картинах SDS-PAGE действующих агентов во всех жидких составах и твердых пленках и стандартных образцах действующих агентов. Таким образом, действующий агент в обоих составах G1 и G2 не подвергается нежелательным изменениям во время высушивания. Кроме того, все результаты определения размеров частиц и анализа эффективности in vitro показывают, что действующие агенты составов G1 и G2 хорошо переносят процесс высушивания.No differences were found in the SDS-PAGE patterns of active agents in all liquid formulations and solid films and standard samples of active agents. Thus, the active agent in both formulations G1 and G2 does not undergo undesirable changes during drying. In addition, all the results of particle size determination and in vitro efficacy analysis show that the active agents of formulations G1 and G2 tolerate the drying process well.

Массивы микроструктур, содержащие действующий агент, получают по описанной ниже методике. Примерно 55 мкл жидких составов A3 или A9 таблицы 1 вводят в силиконовую форму, закрывают покровным стеклом 18х18 мм, подвергают действию давления 50 psi в течение 1 минуты и удаляют избыток состава. В качестве альтернативы, примерно 75 мкл жидкого состава помещают в силиконовую форму, закрывают покровным стеклом 22х30 мм, подвергают давлению 50 psi в течение 1 мин и удаляют избыток состава. После удаления избытка, жидкий состав, находящийся в форме, высушивают за две стадии первичного высушивания. Заполненную форму помещают в камеру с регулируемой влажностью (85% RH) на 1-30 мин при комнатной температуре, после чего помещают в инкубаторную печь при 32°C примерно на 30 мин. Слой основы, соответствующий составу F2, наливают на форму с высушенным составом, содержащим действующий агент, чтобы прикрепить к нему множество микровыступов. Затем слой основы на первом этапе высушивают в сушильном шкафу, в который подается сухой сжатый воздух (CDA), в течение 30 мин с регулируемым воздушным потоком и затем высушивают в конвекционной печи при 45°C в течение 30-90 мин. Затем на верхнюю часть слоя основы помещают воздухопроницаемый нетканый самоклеющийся материал. Затем высушенные MSA извлекают из формы и разрезают штампом на фрагменты размером 1 или 2 см². Дополнительное высушивание проводят в вакууме (~0,05 торр) при температуре 35°C в течение ночи; высушенные MSAs индивидуально упаковывают в пакетики из материала Polyfoil.Arrays of microstructures containing the active agent are prepared according to the procedure described below. Approximately 55 μl of the liquid formulations A3 or A9 of Table 1 are introduced into a silicone mold, covered with a 18x18 mm cover glass, pressurized with 50 psi for 1 minute, and the excess composition is removed. Alternatively, approximately 75 μl of the liquid composition is placed in a silicone mold, covered with a 22x30 mm coverslip, pressurized with 50 psi for 1 minute, and excess composition is removed. After removing the excess, the liquid composition in the form is dried in two stages of primary drying. The filled form is placed in a humidity-controlled chamber (85% RH) for 1-30 minutes at room temperature, and then placed in an incubator oven at 32 ° C for about 30 minutes. A base layer corresponding to composition F2 is poured onto a mold with a dried composition containing an active agent to attach a plurality of microprotrusions to it. Then, the base layer in the first stage is dried in an oven in which dry compressed air (CDA) is supplied for 30 minutes with a controlled air flow and then dried in a convection oven at 45 ° C for 30-90 minutes. Then on the upper part of the base layer is placed a breathable non-woven self-adhesive material. Then the dried MSA is removed from the mold and stamped into fragments of 1 or 2 cm² size. Additional drying is carried out in vacuum (~ 0.05 torr) at a temperature of 35 ° C during the night; dried MSAs are individually packaged in bags of Polyfoil material.

Действующий агент извлекают из MSA в 5 мМ гистидиновый буфер с pH 6,8. Конкретно, действующий агент экстрагируют погружением MSA площадью 1 см² в 200 мкл или площадью 1,5 см² в 300 мкл 5 мМ гистидинового буфера (pH 6,8) примерно на 30 мин при комнатной температуре на шейкере, работающем с низкой скоростью. Содержание действующего агента в жидких экстрактах определяют с помощью модифицированного способа Lowry. Анализ содержания MSA проводят по методике SEC-HPLC.The active agent is recovered from MSA in 5 mM histidine buffer with a pH of 6.8. Specifically, the active agent is extracted by immersion in 1 cm² MSA in 200 μl or 1.5 cm² in 300 μl of 5 mM histidine buffer (pH 6.8) for about 30 minutes at room temperature on a shaker operating at a low speed. The content of the active agent in the liquid extracts is determined using a modified Lowry method. Analysis of the content of MSA is carried out according to the method of SEC-HPLC.

Компонентный состав высушенных композиций суммирован в таблице 7.The composition of the dried compositions is summarized in table 7.

Таблица 7
Составы высушенных MSA, содержащих действующие агентыTable 7
Formulations of Dried MSA Containing Active AgentsСоставStructureПолимерPolymerСахарSugarДействующий агентActive agentТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%Масс.%Mass%G1G1Декстран 70Dextran 7062,662.6СорбитSorbitol30,330.37,17.1G2G2ГетакрахмалGeta Starch62,662.6СорбитSorbitol30,330.37,17.1

Микровыступы MSA быстро растворяются в иссеченной коже свиньи. Концентрацию действующего агента в массиве микроструктур измеряли SEC-HPLC и она составляла примерно 15-21 мкг/см².MSA microprotrusions dissolve rapidly in excised pig skin. The concentration of the active agent in the array of microstructures was measured by SEC-HPLC and it was approximately 15-21 μg / cm² .

На основании этих и других описанных ниже данных, MSAs, содержащие действующий агент и включающие составы по настоящему изобретению, обладают хорошими механическими свойствами, хорошей стабильностью действующего агента, а также хорошей эффективностью с точки зрения терапевтической реакции.Based on these and other data described below, MSAs containing an active agent and comprising the compositions of the present invention have good mechanical properties, good stability of the active agent, and good efficacy in terms of therapeutic response.

Пример 7: Получение массива микроструктур, содержащего действующий агент, необязательно смешанный со вторым агентомExample 7: Obtaining an array of microstructures containing an active agent, optionally mixed with a second agent

Приблизительно 55 мкл жидкого состава B5 (действующий агент) или D1 (комбинация действующего агента и второго агента), компоненты которых показаны в таблицах 2 и 3, помещают в силиконовую форму, закрывают покровным стеклом 18х18 мм, подвергают действию давления 50 psi в течение 1 минуты и удаляют избыток состава. В качестве альтернативы примерно 75 мкл жидкого состава заливают в силиконовую форму, закрывают покровным стеклом 22х30 мм, подвергают действию давления 50 psi в течение 1 минуты и удаляют избыток состава. После удаления избытка, жидкий состав, находящийся в форме, высушивают за две стадии первичного высушивания. Форму, содержащую жидкий состав, помещают в камеру с регулируемой влажностью (85% RH) на 1-30 мин при комнатной температуре, после чего высушивают в инкубаторной печи при 32°C в течение примерно 30 мин. Слой основы, соответствующий составу F2 (таблица 6), наливают на форму с высушенным составом, содержащим действующий агент, для соединения с микровыступами. Слой основы во-первых в течение 30 мин высушивают в сушильном шкафу, в который подается сухой сжатый воздух (CDA) с регулируемым воздушным потоком и затем в конвекционной печи при 45°C в течение 30-90 мин. Затем на верхнюю поверхность слоя основы наносят клейкий состав, покрывают 5 mil поликарбонатной (PC) пленкой для распределения клейкого состава и затем отверждают с помощью УФ-системы Fusion. Доза УФ-излучения для отверждения составляет 1,6 Дж/см². После отверждения, MSA, включающий слой микровыступов, содержащих действующий агент/PLGA/УФ отверждаемый слой на подложке из PC, извлекают из формы и при помощи штампа разрезают на фрагменты 1-2 см². Затем подвергают MSA окончательному высушиванию для полного удаления влаги из слоя микровыступов и остаточного растворителя из слоя основы. Окончательное высушивание проводят в вакууме (~0,05 торр) при температуре 35°C в течение ночи. Полученные MSAs индивидуально упаковывают в пакетики из материала Polyfoil. Содержание компонентов в иллюстративных высушенных композициях действующего агента или комбинации действующий агент - второй агент (т.е. формирующих твердый MSA) суммировано в таблице 8.Approximately 55 μl of the liquid composition B5 (active agent) or D1 (combination of active agent and second agent), the components of which are shown in tables 2 and 3, are placed in a silicone mold, covered with a 18x18 mm glass cover, and subjected to a pressure of 50 psi for 1 minute and remove the excess composition. Alternatively, approximately 75 μl of the liquid composition is poured into a silicone mold, covered with a 22x30 mm coverslip, subjected to a pressure of 50 psi for 1 minute, and excess composition is removed. After removing the excess, the liquid composition in the form is dried in two stages of primary drying. A mold containing a liquid composition is placed in a humidity-controlled chamber (85% RH) for 1-30 minutes at room temperature, and then dried in an incubator oven at 32 ° C for about 30 minutes. The base layer corresponding to composition F2 (table 6) is poured onto a mold with a dried composition containing an active agent to connect with microprotrusions. Firstly, the base layer is dried for 30 minutes in an oven in which dry compressed air (CDA) is supplied with controlled air flow and then in a convection oven at 45 ° C for 30-90 minutes. The adhesive is then applied to the upper surface of the base layer, coated with a 5 mil polycarbonate (PC) film to distribute the adhesive, and then cured using a Fusion UV system. The dose of UV radiation for curing is 1.6 J / cm² . After curing, an MSA comprising a microprotrusion layer containing the active agent / PLGA / UV curable layer on a PC substrate is removed from the mold and cut into 1-2 cm² fragments using a die. The MSA is then finally dried to completely remove moisture from the microprotrusion layer and residual solvent from the base layer. The final drying is carried out in vacuum (~ 0.05 torr) at a temperature of 35 ° C during the night. The resulting MSAs are individually packaged in sachets of Polyfoil material. The content of the components in the illustrative dried compositions of the active agent or combination of the active agent and the second agent (i.e., forming solid MSA) are summarized in table 8.

Для определения концентрации действующего агента в готовых MSA, действующие агенты экстрагируют из MSA 5 мМ фосфатным буфером с pH 8,0. Действующий агент в MSA определяют по методике SEC-HPLC. Содержание действующего агента/второго агента в MSA измеряют с помощью УФ для второго агента, причем содержание действующего агента можно определить, исходя из соотношения двух компонентов в составе. Содержание действующего агента в MSA составляет примерно 16 мкг/см²; тогда как содержание второго агента в MSA с комбинацией агентов составляет примерно 55 мкг/см².To determine the concentration of the active agent in the finished MSA, the active agents are extracted from the MSA with 5 mM phosphate buffer at pH 8.0. The active agent in the MSA is determined by the method of SEC-HPLC. The content of the active agent / second agent in the MSA is measured using UV for the second agent, and the content of the active agent can be determined based on the ratio of the two components in the composition. The content of the active agent in the MSA is approximately 16 μg / cm² ; whereas the content of the second agent in the MSA with a combination of agents is approximately 55 μg / cm² .

Таблица 8
Типовые составы MSAx в твердом состоянииTable 8
Typical MSAx Solid FormulationsСоставыCompositionsПолимерPolymerСахарSugarДействующий агентActive agentPS20PS20ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%Масс.%Mass%H1H1Декстран 70Dextran 7060,960.9СорбитSorbitol32,932.9Агент 1Agent 16,16.1Агент 2Agent 2000,140.14H2H2Декстран 70Dextran 7052,952.9СорбитSorbitol30,430,4Агент 1Agent 15,45,4Агент 2Agent 213,213,20,110.11

Пример 8: Получение массива микроструктур, содержащего действующий агентExample 8: Obtaining an array of microstructures containing an active agent

Приблизительно 55 мкл жидкого состава E1 или E3, компоненты которых показаны выше в таблице 4, помещают в силиконовую форму, закрывают покровным стеклом 18х18 мм, подвергают действию давления 50 psi в течение 1 минуты и удаляют излишки состава. В качестве альтернативы примерно 75 мкл жидкого состава заливают в силиконовую форму, закрывают покровным стеклом 22х30 мм, подвергают действию давления 50 psi в течение 1 минуты и удаляют излишки состава. После удаления излишков, жидкий состав, находящийся в форме, высушивают за две стадии первичного высушивания. Форму, содержащую жидкий состав, помещают в камеру с регулируемой влажностью (85% RH) на 1-30 мин при комнатной температуре, после чего высушивают в инкубаторной печи при 32°C в течение примерно 30 мин. Слой основы, соответствующий составу F2 (таблица 6), наливают на форму с высушенным составом, содержащим действующий агент, для соединения с микровыступами. Слой основы высушивают во-первых в течение 30 мин в сушильном шкафу, в который подается сухой сжатый воздух (CDA) с регулируемым воздушным потоком и затем в конвекционной печи при 45°C в течение 30-90 мин. Затем на верхнюю поверхность слоя основы наносят УФ отверждаемый клейкий состав, покрывают 5 mil поликарбонатной (PC) пленкой для распределения клейкого состава и затем отверждают с помощью УФ-системы Fusion. Доза УФ-излучения для отверждения составляет 1,6 Дж/см². После отверждения, MSA, включающий слой микровыступов, содержащих действующий агент/PLGA/УФ отверждаемый слой на подложке из PC, извлекают из формы и при помощи штампа разрезают на фрагменты 1-2 см². Затем подвергают MSA окончательному высушиванию для полного удаления влаги из слоя микровыступов и остаточного растворителя из слоя основы. Окончательное высушивание проводят в вакууме (~0,05 торр) при температуре 35°C в течение ночи. Полученные MSAs индивидуально упаковывают в пакетики из материала Polyfoil. Содержание компонентов в иллюстративных высушенных составах (т.е. формирующих твердый MSA) суммировано в таблице 9.Approximately 55 μl of the liquid composition E1 or E3, the components of which are shown in Table 4 above, are placed in a silicone mold, covered with a 18x18 mm cover glass, exposed to 50 psi for 1 minute, and excess composition is removed. Alternatively, approximately 75 μl of the liquid composition is poured into a silicone mold, covered with a 22x30 mm coverslip, subjected to a pressure of 50 psi for 1 minute, and excess composition is removed. After removing the excess, the liquid composition in the form is dried in two stages of primary drying. A mold containing a liquid composition is placed in a humidity-controlled chamber (85% RH) for 1-30 minutes at room temperature, and then dried in an incubator oven at 32 ° C for about 30 minutes. The base layer corresponding to composition F2 (table 6) is poured onto a mold with a dried composition containing an active agent to connect with microprotrusions. The base layer is dried firstly for 30 minutes in an oven in which dry compressed air (CDA) is supplied with controlled air flow and then in a convection oven at 45 ° C for 30-90 minutes. Then, a UV curable adhesive is applied to the upper surface of the base layer, coated with a 5 mil polycarbonate (PC) film to dispense the adhesive, and then cured using a Fusion UV system. The dose of UV radiation for curing is 1.6 J / cm² . After curing, an MSA comprising a microprotrusion layer containing the active agent / PLGA / UV curable layer on a PC substrate is removed from the mold and cut into 1-2 cm² fragments using a die. The MSA is then finally dried to completely remove moisture from the microprotrusion layer and residual solvent from the base layer. The final drying is carried out in vacuum (~ 0.05 torr) at a temperature of 35 ° C during the night. The resulting MSAs are individually packaged in sachets of Polyfoil material. The content of components in exemplary dried formulations (i.e., forming solid MSA) is summarized in Table 9.

Для определения содержания действующего агента в готовых MSA, действующие агенты экстрагируют из MSA фосфатным буфером с pH 7,0. Содержание агента в MSA определяют способом SRID. В таблице 9 суммировано содержание действующих агентов в MSAs.To determine the content of the active agent in the finished MSA, the active agents are extracted from the MSA with a pH 7.0 phosphate buffer. The agent content in the MSA is determined by the SRID method. Table 9 summarizes the content of active agents in MSAs.

Таблица 9
Типовые твердые композицииTable 9
Typical solid compositionsСоставыCompositionsПолимерPolymerСахарSugarДействующий агентActive agentPS20PS20ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%ТипType ofМасс.%Mass%Масс.%Mass%I1I1Декс-тран 70Dex-Trans 7056,456.4СорбитSorbitol26,726.7Агент 1Agent 11,91.9Агент 2Agent 21,91.9Агент 3Agent 31,91.911,011.0I2I2Декс-тран 70Dex-Trans 7058,758.7СорбитSorbitol27,927.9Агент 1Agent 12,02.0Агент 2Agent 21,01,0Агент 3Agent 31,01,09,49,4

Таблица 10
Содержание действующих агентов в MSAs (определено по данным SIRD)Table 10
The content of active agents in MSAs (determined according to SIRD)СоставыCompositionsКоличество действующих агентов (мкг/см²)The number of active agents (μg / cm² )ТипType ofТипType ofТипType ofI1I1Агент 1Agent 12,02.0Агент 2Agent 21,71.7Агент 3Agent 32,22.2I2I2Агент 1Agent 12,52,5Агент 2Agent 22,02.0Агент 3Agent 32,12.1

Пример 9: Эффективность проникновения в кожу in vitro и наблюдаемая эффективность доставки дозыExample 9: In Vitro Skin Penetration Effectiveness and Observed Dose Delivery Effectiveness

Кожу свиньи полной толщины иссекали из живота и затем остригали и брили для удаления щетины. MSAs, полученные, как описано выше, прижимали к бритым участкам кожи, используя аппликатор, для приложения силы, необходимой для внедрения хотя бы части каждого микровыступа в кожу, и удерживали рукой в таком положении в течение периода времени примерно 5-15 минут. Участки наложения препарата окрашивали красителем и фотографировали для визуализации проникновения массива микроструктур. Проколы кожи оценивали количественно, используя компьютерную программу анализа изображения. Затем вычисляли эффективность проникновения в кожу (SPE), исходя из теоретического количества микроструктур, наличие которого ожидается на поверхности MSA, по следующей формуле:Full-thickness pig skin was dissected from the abdomen and then shaved and shaved to remove stubble. The MSAs obtained as described above were pressed against the shaved areas of the skin using an applicator to apply the force necessary to insert at least a portion of each microprotrusion into the skin, and held by hand in this position for a period of about 5-15 minutes. The drug application areas were stained with dye and photographed to visualize the penetration of an array of microstructures. Skin punctures were quantified using a computer image analysis program. Skin penetration efficiency (SPE) was then calculated based on the theoretical number of microstructures expected to be present on the MSA surface, using the following formula:

SPE%=100×(#проколов кожи/#микроструктур)SPE% = 100 × (# skin punctures / # microstructures)

Остатки действующего агента, сохранившиеся в MSA после in vitro тестов SPE, извлекали путем погружения использованных MSA в водную среду для экстракции примерно на 30 минут, после чего исследовали экстракт с помощью подходящей методики анализа, например, SEC-HPLC. Затем вычисляли наблюдаемую доставленную дозу на единицу и эффективность доставки по следующим формулам:Residues of the active agent retained in the MSA after in vitro SPE tests were recovered by immersing the used MSAs in an aqueous extraction medium for approximately 30 minutes, after which the extract was examined using a suitable assay technique, for example SEC-HPLC. Then, the observed delivered dose per unit and delivery efficiency were calculated using the following formulas:

Наблюдаемая доставленная доза = Исходное содержание лекарственного средства - остаточное содержание лекарственного средстваObserved delivered dose = Initial drug content - residual drug content

Эффективность доставки % = 100 × наблюдаемая доставленная доза/исходное содержание лекарственного средстваDelivery efficiency% = 100 × observed delivered dose / initial drug content

SPE для MSAs, описанных в примере 6, состава G1, превышает 80%.The SPE for the MSAs described in Example 6, composition G1, exceeds 80%.

Пример 10: Стабильность действующего агента в MSA во время производства и при храненииExample 10: Stability of the active agent in the MSA during production and storage

Стабильность действующего агента во время производства MSA определяли путем отбора образцов на различных стадиях изготовления и анализа чистоты действующего агента ("стабильность во время производства").The stability of the active agent during the production of MSA was determined by sampling at various stages of manufacture and analysis of the purity of the active agent ("stability during production").

Для определения стабильности при хранении MSAs, содержащие действующий агент, хранили в различных условиях: например, 5°C, 25°C/65% RH и 40°C/75% RH. В заранее установленные моменты времени образцы анализировали на чистоту.To determine storage stability, MSAs containing the active agent were stored under various conditions: for example, 5 ° C, 25 ° C / 65% RH and 40 ° C / 75% RH. At predetermined points in time, the samples were analyzed for purity.

Для определения стабильности применяемых действующих агентов применяли различные методики анализа: размер частиц, SDS-PAGE, SEC-HPLC и для наблюдения за стабильностью действующего агента применялись такие методики анализа, как эффективность in vitro или SRID.Various methods of analysis were used to determine the stability of the active agents used: particle size, SDS-PAGE, SEC-HPLC, and analytical methods such as in vitro efficacy or SRID were used to monitor the stability of the active agent.

MSAs, содержащие действующий агент в составе G1, оказались стабильны при 5°C или 25°C в течение по крайней мере 3 месяцев.MSAs containing an active agent in G1 were found to be stable at 5 ° C or 25 ° C for at least 3 months.

Пример 11: in vivo исследование иммуногенности действующего агента при трансдермальном введении с применением MSAsExample 11: in vivo study of the immunogenicity of the active agent in transdermal administration using MSAs

In vivo иммуногенность действующего агента при введении с помощью MSA оценивали на свиньях. Всех животных сенсибилизировали IM инъекцией действующего агента. После этого, в качестве повторной иммунизации применяли действующий агент, содержащийся в MSA. Реакцию на повторную иммунизацию действующим агентом, введенным посредством MSA, сравнивали с реакцией на повторную иммунизацию посредством IM инъекции действующего агента. Реакция на повторную иммунизацию действующим агентом, введенным посредством MSA, является по крайней мере такой же сильной как и при IM инъекции жидкого препарата.In vivo, the immunogenicity of the active agent when administered by MSA was evaluated in pigs. All animals were sensitized by IM injection of the active agent. After that, the active agent contained in the MSA was used as re-immunization. The response to re-immunization with the active agent administered by MSA was compared with the response to re-immunization by IM injection of the active agent. The response to re-immunization with an active agent administered by MSA is at least as potent as with IM injection of a liquid preparation.

In vivo иммуногенность действующего агента оценивали на бесшерстных морских свинках. IM инъекции жидкого препарата, содержащего действующий агент/усиливающий агент (адъювант), использовались в качестве контроля. Всем группам вводили действующий агент три раза: сенсибилизация/вторая иммунизация/третья иммунизация. Действующий агент, доставляемый посредством MSA, продемонстрировал равную или лучшую эффективность по сравнению с IM инъекцией. Однако качество иммунного ответа было существенно лучше при введении посредством MSA, чем при введении посредством IM.In vivo, the immunogenicity of the active agent was evaluated in hairless guinea pigs. IM injections of a liquid preparation containing an active agent / enhancer (adjuvant) were used as a control. The active agent was administered three times to all groups: sensitization / second immunization / third immunization. The active agent delivered via MSA has shown equal or better efficacy compared to IM injection. However, the quality of the immune response was significantly better when administered via MSA than when administered via IM.

Хотя выше был описан ряд типовых аспектов и вариантов осуществления, специалист в данной области техники сможет определить некоторые модификации, перестановки, дополнения и подкомбинации этих аспектов и вариантов осуществления. Таким образом, предполагается, что следующую далее по тексту формулу изобретения и измененную формулу изобретения следует интерпретировать таким образом, чтобы они включали все такие модификации, перестановки, дополнения и подкомбинации, как соответствующие истинной сути и объему изобретения.Although a number of typical aspects and embodiments have been described above, one skilled in the art will be able to identify some modifications, permutations, additions, and subcombinations of these aspects and embodiments. Thus, it is assumed that the following claims and amended claims should be interpreted in such a way that they include all such modifications, permutations, additions and subcombinations as correspond to the true nature and scope of the invention.

Все патенты, заявки на патенты и публикации, упомянутые в тексте настоящей заявки, включены в заявку в полном объеме посредством ссылок. Однако если патент, заявка на патент или публикация, содержащая прямые определения, включена в настоящую заявку посредством ссылки, необходимо понимать, что эти прямые определения применимы к включенному патенту, патентной заявке или публикации, в котором присутствуют эти определения, но необязательно к тексту настоящей заявки, в частности к формуле настоящего изобретения, и в этом случае подразумевается, что определения настоящей заявки имеют превалирующее значение.All patents, patent applications and publications mentioned in the text of this application are incorporated into the application in full by reference. However, if a patent, patent application, or publication containing direct definitions is incorporated herein by reference, it should be understood that these direct definitions apply to the incorporated patent, patent application, or publication in which these definitions are present, but not necessarily to the text of this application , in particular, to the claims of the present invention, and in this case, it is understood that the definitions of this application are prevailing.

Claims (34)

Translated fromRussian

1. Массив микроструктур для использования в качестве вакцины, включающий приблизительно плоскую основу и множество биоразрушаемых микроструктур, где каждая микроструктура имеет точку прикрепления к основе и дистальный кончик, который проникает в кожу субъекта, где1. An array of microstructures for use as a vaccine, comprising an approximately flat base and many biodegradable microstructures, where each microstructure has an attachment point to the base and a distal tip that penetrates the skin of the subject, where(i) множество микроструктур включает примерно 0,05-10 масс.% (в твердом состоянии) по меньшей мере одного вакцинного антигена в биосовместимом и водорастворимом связующем материале, где этот биосовместимый и водорастворимый связующий материал включает примерно 35-80 масс.% (в твердом состоянии) полисахарида в качестве единственного полимерного материала, где полисахарид представляет собой глюкан или химически модифицированный глюкан, и примерно 25-50 масс.% (в твердом состоянии) линейного сахарного спирта, и(i) a plurality of microstructures comprises about 0.05-10 wt.% (solid) of at least one vaccine antigen in a biocompatible and water-soluble binder, where this biocompatible and water-soluble binder includes about 35-80 wt.% (in solid state) of the polysaccharide as the only polymer material, where the polysaccharide is glucan or chemically modified glucan, and about 25-50 wt.% (in the solid state) of linear sugar alcohol, and(ii) основа включает биосовместимый нерастворимый в воде полимерный связующий материал,(ii) the base includes a biocompatible water-insoluble polymer binder,причем микроструктуры, при проникновении в кожу субъекта, подвергаются растворению, и за счет этого происходит доставка иммуногенно эффективного количества по меньшей мере одного антигена.moreover, the microstructures, when penetrated into the skin of the subject, are dissolved, and due to this, the delivery of an immunogenic effective amount of at least one antigen.2. Массив микроструктур по п. 1, где биосовместимый и водорастворимый связующий материал включает:2. The array of microstructures according to claim 1, where the biocompatible and water-soluble binder material includes:примерно 40-75 масс.% полисахарида илиabout 40-75 wt.% polysaccharide orпримерно 45-70 масс.% полисахарида.about 45-70 wt.% polysaccharide.3. Массив микроструктур по п. 1, где биосовместимый и водорастворимый связующий материал включает:3. An array of microstructures according to claim 1, where the biocompatible and water-soluble binder material includes:примерно 25-40 масс.% сахарного спирта.about 25-40 wt.% sugar alcohol.4. Массив микроструктур по п. 1, где глюкан или химически модифицированный глюкан представляет собой альфа-глюкан или химически модифицированный альфа-глюкан.4. An array of microstructures according to claim 1, wherein the glucan or chemically modified glucan is alpha-glucan or chemically modified alpha-glucan.5. Массив микроструктур по п. 1, где полисахарид представляет собой декстран или химически модифицированный крахмал.5. The microstructure array according to claim 1, wherein the polysaccharide is dextran or chemically modified starch.6. Массив микроструктур по п. 5, где полисахарид представляет собой химически модифицированный крахмал, выбранный из карбоксиметил крахмала и гидроксиалкил крахмала.6. The microstructure array of claim 5, wherein the polysaccharide is a chemically modified starch selected from carboxymethyl starch and hydroxyalkyl starch.7. Массив микроструктур по п. 6, где гидроксиалкил крахмал представляет собой гидроксиэтил крахмал (HES) или гидроксипропил крахмал (HPS).7. The microstructure array of claim 6, wherein the hydroxyalkyl starch is hydroxyethyl starch (HES) or hydroxypropyl starch (HPS).8. Массив микроструктур по п. 6, где химически модифицированный крахмал имеет степень замещения в диапазоне от 0,80 до 0,40.8. The array of microstructures according to claim 6, where the chemically modified starch has a degree of substitution in the range from 0.80 to 0.40.9. Массив микроструктур по п. 1, где сахарный спирт выбран из группы, состоящей из глицерина, ксилита, маннита, сорбита, галактита, лактита, эритрита, глицерина, мальтита, сахарозы и трегалозы.9. The microstructure array of claim 1, wherein the sugar alcohol is selected from the group consisting of glycerol, xylitol, mannitol, sorbitol, galactite, lactitol, erythritol, glycerol, maltitol, sucrose and trehalose.10. Массив микроструктур по п. 1, где полисахарид представляет собой декстран и сахарный спирт является сорбитом.10. The microstructure array of claim 1, wherein the polysaccharide is dextran and sugar alcohol is sorbitol.11. Массив микроструктур по п. 8, где полисахарид представляет собой гидроксиэтил крахмал и сахарный спирт является сорбитом.11. The microstructure array of claim 8, wherein the polysaccharide is hydroxyethyl starch and sugar alcohol is sorbitol.12. Массив микроструктур по п. 1, где биосовместимый и водорастворимый связующий материал дополнительно включает один или несколько эксципиентов или адъювантов.12. The array of microstructures according to claim 1, where the biocompatible and water-soluble binder material further includes one or more excipients or adjuvants.13. Массив микроструктур по п. 1, где биосовместимый и водорастворимый связующий материал, включающий действующий агент, при растворении в водном буфере до концентрации действующего агента в диапазоне от примерно 0,05% до примерно 20 масс.%, дополнительно характеризуется стабильностью действующего агента по крайней мере в течение 7 дней при 5ºC.13. The array of microstructures according to claim 1, where the biocompatible and water-soluble binder material comprising the active agent, when dissolved in an aqueous buffer to a concentration of the active agent in the range from about 0.05% to about 20 wt.%, Is additionally characterized by the stability of the active agent according to at least 7 days at 5ºC.14. Массив микроструктур по п. 1, где нерастворимый в воде полимерный связующий материал состоит из поли(молочной кислоты-гликолевой кислоты).14. An array of microstructures according to claim 1, wherein the water-insoluble polymer binder consists of poly (lactic acid-glycolic acid).15. Массив микроструктур по п. 1, где часть микроструктур является отделяемой от массива.15. The array of microstructures according to claim 1, where part of the microstructures is separable from the array.16. Массив микроструктур по п. 1, дополнительно включающий подложку, прикрепленную к основанию.16. An array of microstructures according to claim 1, further comprising a substrate attached to the base.17. Массив микроструктур по п. 16, где подложка состоит из самоклеящегося материала и УФ отверждаемого клея.17. An array of microstructures according to claim 16, wherein the substrate consists of a self-adhesive material and UV curable adhesive.18. Способ получения массива микроструктур по п. 1, включающий:18. A method of obtaining an array of microstructures according to claim 1, including:(i) получение жидкого состава, включающего по меньшей мере один вакцинный антиген, полисахарид и линейный сахарный спирт в буфере, где этот жидкий состав включает примерно 1-30 масс.% полисахарида, примерно 5-50 масс.% линейного сахарного спирта и примерно 0,1-50 масс.% вакцинного антигена;(i) obtaining a liquid composition comprising at least one vaccine antigen, polysaccharide and linear sugar alcohol in a buffer, where this liquid composition comprises about 1-30 wt.% polysaccharide, about 5-50 wt.% linear sugar alcohol and about 0 , 1-50 wt.% Vaccine antigen;(ii) введение жидкого состава согласно(i) в форму, содержащую массив полостей, имеющих форму желаемых микроструктур, и заполнение микроструктурных полостей с получением формы, заполненной составом,(ii) introducing a liquid composition according to (i) into a mold containing an array of cavities having the shape of the desired microstructures, and filling the microstructural cavities to obtain a mold filled with the composition,(iii) высушивание состава, заполняющего форму,(iii) drying the composition filling the form,(iv) помещение слоя подложки на форму с высушенным составом согласно(iii), в результате чего слой подложки образует основу, имеющую точку контакта с каждой из микроструктурных полостей для получения сформированного массива микроструктур, и(iv) placing the substrate layer on the mold with the dried composition according to (iii), whereby the substrate layer forms a base having a contact point with each of the microstructural cavities to obtain a formed array of microstructures, and(v) извлечение из формы массива микроструктур, сформированного согласно (iv).(v) extracting from the form an array of microstructures formed according to (iv).19. Способ по п. 18, дополнительно включающий прикрепление поддерживающего субстрата к слою основы.19. The method according to p. 18, further comprising attaching a support substrate to the base layer.20. Способ по п. 18, где после стадии введения жидкого состава в форму избыток жидкого состава удаляют с поверхности формы.20. The method according to p. 18, where after the stage of introducing the liquid composition into the form, the excess liquid composition is removed from the surface of the form.21. Способ по п. 18, где жидкий состав представляет собой раствор или суспензию.21. The method according to p. 18, where the liquid composition is a solution or suspension.22. Способ по п. 18, где полости, имеющие форму микроструктур, заполняют под давлением.22. The method according to p. 18, where the cavity, having the form of microstructures, is filled under pressure.23. Применение массива микроструктур по п. 1 для трансдермального введения действующего агента субъекту из числа млекопитающих.23. The use of an array of microstructures according to claim 1 for transdermal administration of an active agent to a mammalian subject.

Images